美國與義大利科學家共同利用DNA-釓(gadolinium, Gd)奈米星(nanostar)，開發出一款新型高效率磁共振造影(MRI)對比劑。與現行臨床用對比劑相比，這種奈米結構可以增強MRI影像訊號達25倍。 MRI不需游離輻射或放射性核種(radionuclides)，是一種很適合觀察軟組織結構的方法，其原理是以磁場激發人體中水和脂肪的質子，再測量質子回復基態的速率，不同組織的質子弛緩時間(relaxation time)相異，在最後的影像中會呈現磁共振對比。 Gd(III)常用來縮短質子的弛緩時間，質子的回復可以用弛緩率(relaxivity) r1或對比增強效率來描述，用來界定磁共振影像的亮度對比。最近，由Thomas Meade及Teri Odom領導的西北大學及佛羅倫斯大學研究團隊先讓Gd(III)和硫醇修飾的DNA結合形成Gd(III)-DNA，再與金奈米星表面再結合成奈米複合對比劑DNA-Gd@stars。 上述對比劑具有極佳的r1達98 mM-1s-1，比現行的對比劑高25倍。經胰臟癌細胞的體外實驗發現在7 T磁場下，DNA-Gd@stars是有效且具生物相容性(biocompatible)的對比劑，能顯著增強MRI影像訊號。 金奈米星為不規則狀，整體結構中最能增強MRI訊號的是凹陷(concave)區域，Meade表示，第二層的弛緩作用讓r1增加，這可歸功於Gd(III)能協同更多的水分子一起作用。第二層弛緩率明顯的比球狀對比劑(DNA-Gd@spheres)高，顯示外層結合分子的弛緩率會受到奈米微粒形狀的影響，科學家可望就此開發出更好的MRI對比劑。 該研究團隊利用核磁弛豫色散技術(nuclear magnetic relaxation dispersion, NMRD)獲得上述實驗結果。Odom指出，他們發現是金奈米星在含有Gd(III)-DNA的表面曲率有正也有負，因此假設質子弛緩增加是由於Gd(III)-DNA製造出特殊的親水環境，讓第二層的水分子在Gd(III)旁待上10倍長的時間，所以讓成像維持得更久。詳見近期ACS Nano DOI:
10.1021/nn5070953。 |