![Diverse theranostische dragers die therapeutische en diagnostische middelen kunnen inkapselen en afgeven. Krediet: DOI: 10.1007 / s12272-020-01217-2 Nanoconfinement-concept verbetert de veiligheid van diagnostisch contrastmiddel](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/nanoconfinem.jpg)
Diverse theranostische dragers die therapeutische en diagnostische middelen kunnen inkapselen en afgeven. Krediet: DOI: 10.1007 / s12272-020-01217-2
Meer dan zeven jaar geleden werkte Albert J. wanneer jodium, een contrastmiddel dat wordt gebruikt voor röntgenbeeldvorming, wordt verpakt in een nanodeeltje, is er een grotere absorptie van röntgenstralen die mogelijk de zichtbaarheid verbetert.
Bij de ontwikkeling van dit nieuwe concept wendde Sinusas, die het Yale Translational Research Imaging Center (Y-TRIC) leidt, zich tot Tarek Fahmy, Ph.D., een universitair hoofddocent biomedische technologie, en Dongin (Donoven) Kim, Ph.D., nu een assistent-professor aan de Universiteit van Oklahoma, en een van de eerste Y-TRIC-stagiaires ondersteund door een NIH T32-beurs voor training in multimodale moleculaire en translationele cardiovasculaire beeldvorming, die zojuist is verlengd voor nog eens vijf jaar financiering.
Het door Yale geleide onderzoeksteam ontdekte dat CT-contrastmiddelen, zoals jodium, wanneer ze verpakt zijn in een nanodeeltje, de absorptie van röntgenstralen met bijna een orde van grootte verhoogden, waardoor de gevoeligheid voor beeldvorming en ziektekarakterisering werd verbeterd en mogelijk de toxiciteit werd verminderd in vergelijking met conventionele contrastmiddelen. Sinusas en het team van ingenieurs kregen eerder dit jaar, op 26 januari 2021, een patent voor dit concept.
“We ontdekten dat wanneer contrastmiddelen worden gemaakt om op nanoschaal (een paar honderd nanometer) te” verdringen “of te clusteren, dit de algehele omvang van het contrast op een niet-lineaire manier vergroot, wat in het kort betekende dat de verstrooiing van elektromagnetische golven werd versterkt. We ontdekten ook dat dit niet alleen het effect van een röntgenstraalverbetering was, maar een algemeen elektromagnetisch golfeffect, wat betekent dat optische golven, radiogolven en andere versterkt werden “, aldus Fahmy.
Aangenomen wordt dat een nanodeeltje kleiner is dan 200 nanometer. Wanneer deze kleine deeltjes vol jodium zitten, vervullen ze een essentiële rol bij medische beeldvorming met computertomografie (CT). CT-scans zijn afhankelijk van computerverwerkte röntgenfoto’s en hebben brede toepassingen in medische beeldvorming. Onderzoekers zijn het er echter over eens dat dit diagnostische hulpmiddel ook een langetermijnrisico inhoudt op het ontwikkelen van secundaire kankers als gevolg van ioniserende straling. Op jodium gebaseerde verbindingen die vaak worden gebruikt in combinatie met röntgenbeeldvorming, kunnen leiden tot een verslechtering van de nierfunctie bij patiënten met een verminderde nierfunctie. Daarom kan het gebruik van een verbeterde configuratie van deze contrastmiddelen diagnostische beeldvorming mogelijk maken met minder straling en een lagere concentratie van het contrast, waardoor de algehele toxiciteit wordt verminderd.
Wanneer het contrastmiddel ingesloten of opgesloten was in nanodeeltjes, vertoonde het verschillende kenmerken die het CT-contrast verbeterden en de beeldvorming verbeterden. Er zouden meer röntgenstralen kunnen worden geabsorbeerd, wat de toxiciteit die gepaard gaat met hoge concentraties van deze contrastmiddelen zou verminderen. De middelen zijn gemaakt van een deel of polymeren die zorgen voor langdurige circulatie en minimale vasculaire permeatie, en mogelijk verlengde retentietijden wanneer ze in de hartspier worden afgegeven om herstel na verwonding te verbeteren.
Voordelen:
- Verbeterde gevoeligheid: verhoogde absorptie van röntgenstralen leidt tot verhoogde gevoeligheid voor contrastdetectie, waardoor moleculair gerichte beeldvorming mogelijk wordt.
- Lagere kans op toxiciteit: Met verbeterde gevoeligheid, maakt het gebruik van minder jodiumverlagende toxiciteit mogelijk
- Integratie met door de FDA goedgekeurde nanomaterialen: met de opname van jodium in door de FDA goedgekeurde polymeren is er een grotere kans op commercialisering.
Onderzoek naar de diagnostische en therapeutische mogelijkheden van scanners voor medische beeldvorming
Sinusas is de auteur van meer dan 250 peer-reviewed publicaties en heeft meerdere patenten ontvangen met betrekking tot multimodale cardiovasculaire beeldvorming. Op 7 januari 2020 ontving Sinusas een ander patent voor een op katheters gebaseerd systeem met een intrekbare naald dat hij samen met Farhad Daghighian, Ph.D., ontwikkelde als een minimaal invasieve methode om moleculair gerichte radiotracers te detecteren die worden gebruikt voor positronemissietomografie ( PET) scannen. Deze op katheters gebaseerde technologie zou kunnen worden gebruikt om de afgifte van gejodeerde theranostische polymeren te begeleiden om de nadelige hermodellering na een hartaanval te voorkomen.
Sinusas en John Stendahl, MD, Ph.D., ook een voormalig T32-stagiair, testen nu de toepassingen van op groepen gebaseerde contrastmiddelen voor het verbeteren van de beeldbaarheid van bioresorbeerbare stents, en andere toekomstige beeldtechnologieën, voor het opsporen van ziekten in een vroeg stadium en begeleidingstherapie.
Kim was onlangs co-auteur van een paper waarin de voordelen van nanoconfinement werden onderzocht. Het manuscript “Nanoconfinement-gemedieerde kankertheranostiek” werd op 27 januari gepubliceerd in de Archives of Pharmacal Research
Changsun Kang et al. Nanoconfinement-gemedieerde kankertheranostica, Archives of Pharmacal Research (2020). DOI: 10.1007 / s12272-020-01217-2
Geleverd door Yale University