طراحی نانوذراتی که دقت تصویربرداری‌های پزشکی را بهبود می‌دهد

دانشمندان راهی برای کنترل اندازه نانوذرات خاص پیدا کردند تا استفاده بهینه از آن‌ها را در تصویربرداری با تشدید مغناطیسی و تصویربرداری مادون قرمز نزدیک بهینه‌سازی کنند.

کد خبر: ۹۲۲۱۲۰

جمعه - ۰۶ فروردين ۱۴۰۰ / March 26, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان راهی برای کنترل اندازه نانوذرات خاص پیدا کردند تا استفاده بهینه از آن‌ها را در تصویربرداری با تشدید مغناطیسی و تصویربرداری مادون قرمز نزدیک بهینه‌سازی کنند.

رویکرد آن‌ها می‌تواند به جراحان کمک کند تا از نانوذرات مشابه برای به تصویر کشیدن تومورها قبل و سپس در حین جراحی با استفاده از دو روش مختلف تصویربرداری استفاده کنند. یافته‌های آن‌ها در نشریه Science and Technology of Advanced Materials به چاپ رسیده است.

دانشمندان محلول نانوذرات را به رگ‌های موش زنده تزریق کردند و توانستند اسکن با کیفیت بالا MRI (L) و فلورسانس نزدیک مادون قرمز (R) از بافت‌ها و رگ‌های خونی را بدست آورند.

کیوهی اوکوبو از دانشگاه علوم توکیو می‌گوید: «از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی به‌طور معمول در تشخیص قبل از عمل استفاده می‌شود، در حالی که اخیرا جراحان شروع به استفاده از تصویربرداری فلورسانس مادون قرمز نزدیک کرده‌اند. کاوشگرهای نانوذره‌ای ما می‌توانند از نظر بالینی برای محققان و پزشکان دستگاه‌های پزشکی جذاب باشد.»

نانوذرات سرامیکی ساخته شده با فلزات خاکی کمیاب ایتربیم (Yb) و اربیوم (Er) سمیت کم و لومینسانس طولانی مدت را در تصویربرداری مادون قرمز نزدیک نشان داده است. این فناوری پتانسیل بالایی به‌عنوان یک ماده کنتراست ‌دهنده در اسکن MRI و یک معرف فلورسانس برای تصویربرداری فلورسانس مادون قرمز نزدیک است. با اصلاح بیشتر سطوح نانوذرات با پلیمرهای پلی‌اتیلن گلیکول (PEG)، می‌توان با استفاده از دو روش تصویربرداری، تصاویر رگ‌های خونی و اندام‌ها را در بدن زنده به‌دست آورد. اما برای بهبود وضوح تصویر، دانشمندان باید کنترل بیشتری روی اندازه ذرات نانو در طی مراحل ساخت داشته باشند.

اکوبو و همکارانش از مراحل ساخت مرحله به مرحله استفاده کردند که با مخلوط کردن اکسیدهای خاک‌های نادر در آب و اسید تری فلوراستیک فرآیند آغاز می‌شود. این مخلوط گرم می‌شود و به‌صورت جامد در می‌آید. در قدم بعد به حالت محلول در آمده و اسید اولئیک به آن اضافه شده و گاز خارج می‌شود. هنگام خنک شدن این محلول‌، نانو‌ذرات سرامیکی دوپ با خاک‌های نادر تشکیل می‌شوند.

با انجام چند مرحله دیگر، این ساختار به پوشش با PEG مزین می‌شود. دانشمندان دریافتند که آن‌ها می‌توانند با افزایش غلظت نانوذرات قبل از فرآیند پوشش‌دهی، سرعت رشد را کاهش دهند. این کار به آن‌ها اجازه می‌دهد تا نانوذرات با قطر ۱۵ و ۴۵ نانومتر تشکیل دهند.

این تیم مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را برای بررسی خواص نانوذرات انجام داده است. آن‌ها دریافتند که می‌توان از این نانوذرات برای به‌دست آوردن تصاویر با کیفیت بالا از رگ‌های خونی در موش‌های زنده با استفاده از MRI و روش‌های تصویربرداری فلورسانس مادون قرمز نزدیک استفاده کرد. آزمایش‌های بیشتر نشان داد که نانوذرات هنگام استفاده در غلظت‌های کم، حداقل سمیت را روی سلول‌های فیبروبلاست موش نشان می‌دهند. آن‌ها همچنین نیمه عمر کوتاهی دارند، به این معنی که نسبتاً سریع از بدن پاک می‌شوند و باعث می‌شود برای استفاده بالینی ایمن باشند.

آن‌ها همچنین قصد دارند بررسی کنند که آیا اصلاحات انجام شده در نانوذرات می‌تواند آن‌ها را برای استفاده در روش‌های درمانی «فوتودینامیکی» مبتنی بر نور برای درمان سرطان‌های پوست و آکنه آماده کند.