通过创新的“弹性”造影剂 更灵敏的MRI诊断

如今，磁共振成像(MRI)是诊断疾病和监测治疗过程不可或缺的方法。它可以在不使用任何有害辐射的情况下创建人体的截面图像。通常，组织中的水分子暴露于强磁场。然而，MRI非常不敏感，需要高浓度的分子才能吸收可用的信号。对比介质通常用于改进诊断，以便更清楚地检测诸如肿瘤的特定变化。

然而，即使使用这些造影剂，MRI的灵敏度也不会显着增加，并且在成像期间不能检测到细胞生物学中已知的许多标记物。除此之外，含有元素钆的某些造影剂的安全性目前是越来越多的讨论主题。FMP研究员Leif Schroeder博士说：“我们需要新的，改进的方法，尽可能少的造影剂会影响尽可能多的信号传递物质，通常是水。”他和他的团队现在取得了重大突破。

研究人员已经开发了一段时间来开发基于氙气的对比介质，这是一种无害的惰性气体。该小组采用强大的激光工艺，其中氙被人工磁化，然后 - 即使是少量 - 产生可测量的信号。为了检测特定的细胞疾病标志物，氙必须在短时间内与它们结合。与人类前沿科学计划(HFSP)资助的加州理工学院(Caltech)科学家合作，Leif Schroeder博士及其团队现在研究了一种可逆地结合氙气的新型造影剂。这些是由某些细菌产生的中空蛋白质结构，以调节它们漂浮在水中的深度，类似于鱼中的小型化游泳膀胱，但是在纳米尺度上。由加州理工学院合作伙伴Mikhail Shapiro领导的研究小组不久前将这些所谓的“气囊”引入了MR造影剂。然而，目前还不知道它们对氙气的“充电”程度如何。

该研究已发表在ACS Nano上期刊，这两个小组现在描述了这些囊泡如何形成理想的造影剂：它们可以“弹性地”调整它们对被测氙的影响。“蛋白质结构具有多孔壁结构，通过该氙可以流入和流出。不同于传统的造影剂，该气体囊泡总是吸收由该环境提供的氙的固定部分，换句话说也更大的量，如果更多提供Xe，“LeifSchröder博士报道。这种特性可用于MRI诊断，因为必须使用更多的氙才能获得更好的图像。还需要调节常规造影剂的浓度，以实现所有氙原子的信号变化。另一方面，气体囊泡，

“它们就像一种气球，外部泵附着在气囊上。如果气球被流入气囊的氙原子'膨胀'，它的大小不会改变，但压力会增加 - 类似于自行车轮胎管，“Leif Schroeder博士解释道。因为氙气比传统的造影剂更多地进入囊泡，所以氙原子在再次离开囊泡并显示出变化的信号后可以更好地读出。这样，图像对比度比背景噪声高许多倍，同时图像质量显着提高。因此，这些造影剂也可用于鉴定以相对低浓度发生的疾病标志物。

在合作的进一步过程中，两组打算在初始动物研究中测试这些造影剂。为了在活体组织中使用这些非常敏感的造影剂，新发现的行为将是决定性的优势。Leif Schroeder博士和他的团队能够制作出第一张MRI图像，其粒子浓度比目前使用的造影剂低一百万倍。

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