Магнитные наночастицы оксида железа в качестве магнитно-резонансных контрастных средств и флуоресцентных меток

Артур Геннадьевич Акопджанов; Алексей Владимирович Бабич; Иван Владимирович Быков; Владимир Юрьевич Науменко; Андрей Иванович Сергеев; Николай Львович Шимановский; Глеб Юрьевич Юрков

Магнитные наночастицы оксида железа в качестве магнитно-резонансных контрастных средств и флуоресцентных меток

Артур Геннадьевич Акопджанов¹, Алексей Владимирович Бабич², Иван Владимирович Быков³, Владимир Юрьевич Науменко⁴, Андрей Иванович Сергеев⁵, Николай Львович Шимановский⁶, Глеб Юрьевич Юрков⁷

научная статья Страницы: 28-36

¹ инженер, Российский государственный медицинский институт (Москва)
² инженер, Российский государственный медицинский институт
³ аспирант, Российский государственный медицинский институт
⁴ д.т.н., профессор, кафедра экспериментальной и теоретической физики, Российский государственный медицинский институт
⁵ к.ф-м.н., ст. науч. сотрудник, Российский государственный медицинский институт
⁶ чл.-корр. РАМН, д.м.н., профессор, кафедра фармакологии и радиобиологии, Российский государственный медицинский институт
⁷ д.т.н. вед. науч. сотрудник, лаборатория физико-химического анализа керамических материалов, Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва)

Ключевые слова: суперпарамагнитные наночастицы магнитно-резонансная томография магнитно-резонансные контрастные средства

Аннотация

Рассмотрены некоторые особенности применения наночастиц оксида железа, обладающих суперпарамагнитными и одновременно флуоресцентными свойствами, в качестве меток клеточных структур при использовании метода магнитно-резонансной томографии и флуоресцентной визуализации для диагностики и лечения раковых опухолей. Измеренные времена релаксации Т1 и Т2 для исследуемых коллоидных растворов в зависимости от концентрации принимают значения от 120 до 20 мс и от 14 до 1 мс, соответственно. Магнитно-контрастные средства на основе наночастиц оксида железа позволили получить более четкие изображения раковой опухоли.

Для цитирования

Акопджанов А.Г., Бабич А.В., Быков И.В., Науменко В.Ю., Сергеев А.И., Шимановский Н.Л., Юрков Г.Ю. Магнитные наночастицы оксида железа в качестве магнитно-резонансных контрастных средств и флуоресцентных меток // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 9. С. 28–36.

Список источников

Safarik I., Safarikova M.Magnetic techniques for isolation and purification of proteins and peptides. Biomagn //Res. Techol. 2004. V. 2(1). P. 709.
Wilson M.W., Kerlan R.K., Fidelman N.A., Wenook A.P., LaBerge L.M., Coda J., Gordon R.L. Hepatocellular carcinoma: regional therapy with magnetic targered carrier bound to doxorubicin in a dual MR imaging/conventional angiography suite - initial experience with four patients // Radiology. 2004. V. 230. P. 287-293.
Suzuki M., Shinkai M., Honda H., Hobayashi T. Anticancer effect of immune induction by hyperthermia of malignant melanoma using magnetite cationic liposomes // Melanoma Res. 2003. V. 13(2). P. 129-135.
Safarik I., Safarikova M.Magnetic nanoparticles and biosciences // Monatshefte fur chem. 2002. V. 133. P.737-759.
HalbreichA., RogerJ., PonsL.N., GeldwerthD., DaSilvaM.F, RoudierM., Barkri J.C. Biomedical applications of magnemite ferrofluids // Biochimie. 1998. V. 80. № 5-6. P. 379-390.
Abraham J.L., Thakral C., Skov L. et al. Dermal inorganic gadolinium concentrations: evidence for in vivo transmetallation and long-term persistence in nephrogenic systemic fibrosis // Br. J. Dermatol. 2008. V. 158. P. 273-280.
Broome D.R., Girguis M.S., Baron P.W., et al.Gadodiamide-associated nephrogenic systemic fibrosis: why radiologists should be concerned // Am. J. Roentgenol. 2007. V. 188. P. 586-592.
Sieber M.A., Pietsch H., Walter J. et al.Preclinical Study to Investigate the Development of Nephrogenic Systemic Fibrosis: A Possible Role for Gadolinium-Based Contrast Media // Invest Radiol. 2008. V. 43. P. 65-75.
Шимановский Н.Л., Науменко В.Ю., Акопджанов А.Г., Панов В.О Семейкин А.В., Сергеев А.И. Применение суперпарамагнитных наночастиц сложного оксида железа для МРТ контроля биологических сред // Нанотехника. 2009. №4 (20). C. 64-70.
Schnorr J., et al. Comparisonof the iron oxide-based blood-pool contrast mediumVSOP-C184 with gadopentetate dimeglumine for first-pass magnetic resonance angiographyofthe aorta and renal arteries in pigs // Investigative Radiology. 2004. V.39. № 9.
Hilger I., Fruhauf K., et al.Heating potential of iron oxides for therapeutic purposes in interventional radiology. Acad // Radiol. 2002. V.9. P. 198-202.
Meldrum C., Kotov N. A., Feodler J.H.Preparation of Particulate Mono- and Multilayers from Surfactant-Stabilized, Nanosized Magnetite Cristallites // American Chemical Society. 1994. V. 98. P. 4506-4510.
Vogl T.J., Hammerstingl R., Schwarz W. et. al.(Superparamagnetic iron oxide-enhanced versus gadolinium-enhanced MR imaging for differential diagnosis of local liver lesions. Radiology. 1996. V. 198. P. 881-887.
Taylor P.M., Hawnaur J.M., Hutchinson C.E. Superparamagnetic iron oxide imaging of focal liver disease // Clin. Radiol. 1995. V. 50. Р. 215-219.
Alivisatos P. The use of nanocrystals in biological detection // Nat. Biotechnol. 2004. V. 22. P. 47-52.
Yu W.W., Qu L.H., Guo W.Z., Peng X.G. Experimental determination of the extinction coefficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals // Chem. Mater. 2003. V. 15.P. 2854-2860.
Gao X.H., Yang L.L., Petros J.A., et al. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots // Nat. Biotechnol. 2004. V. 22. P. 969-976.
Hu F., Ran Y., Zhou Z., Gao M.Preparation of bioconjugates of CdTe nanocrystals for cancer marcer detection // Nanotechnology. 2006. V. 17. Р. 2972-2977.
Nie S., Xing Y., Kim G.J., Simons J.W. Nanotechnology applications in cancer // Ann. Rev. Biomed. Eng. 2007. V. 9. P. 12.1-12.32.
Kim S.W., Zimmer J.P., Ohnishi S., et.al. Engineering InAsxP1-x/InP/ZnSe III-V alloyed core/shell quantum dote for the near-infrared // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 10526-10532.
Prinzen L., Miserus R.-J., Dirksen A., et al. Optical and magnetic resonance imaging of cell death and platelet activation using annexin A5-functionalized quantum dots // Nano Letters. 2007. V. 7. P. 93-100.
Gao X.Multifunctional quantum dots for cellular and molecular imaging // Proc. 29-th Annual Int. Conf. IEEE EMBS. Lyon, France. 2007. August 23-28. ThC13. V. 3. P. 524-525.
Арзуманова Н.В., Стуков Л.А., Тютин Л.А. Динамическая контрастная магнитно-резонансная томография в диагностике заболеваний молочных желез // Медицинская визуализация. 1999. № 2. C. 2-6.
Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов: Уч. Пособие. М.: ИКЦ «Академкнига». 2006. С. 309.

[1] Safarik I., Safarikova M.Magnetic techniques for isolation and purification of proteins and peptides. Biomagn //Res. Techol. 2004. V. 2(1). P. 709.

[2] Wilson M.W., Kerlan R.K., Fidelman N.A., Wenook A.P., LaBerge L.M., Coda J., Gordon R.L. Hepatocellular carcinoma: regional therapy with magnetic targered carrier bound to doxorubicin in a dual MR imaging/conventional angiography suite - initial experience with four patients // Radiology. 2004. V. 230. P. 287-293.

[3] Suzuki M., Shinkai M., Honda H., Hobayashi T. Anticancer effect of immune induction by hyperthermia of malignant melanoma using magnetite cationic liposomes // Melanoma Res. 2003. V. 13(2). P. 129-135.

[4] Safarik I., Safarikova M.Magnetic nanoparticles and biosciences // Monatshefte fur chem. 2002. V. 133. P.737-759.

[5] HalbreichA., RogerJ., PonsL.N., GeldwerthD., DaSilvaM.F, RoudierM., Barkri J.C. Biomedical applications of magnemite ferrofluids // Biochimie. 1998. V. 80. № 5-6. P. 379-390.

[6] Abraham J.L., Thakral C., Skov L. et al. Dermal inorganic gadolinium concentrations: evidence for in vivo transmetallation and long-term persistence in nephrogenic systemic fibrosis // Br. J. Dermatol. 2008. V. 158. P. 273-280.

[7] Broome D.R., Girguis M.S., Baron P.W., et al.Gadodiamide-associated nephrogenic systemic fibrosis: why radiologists should be concerned // Am. J. Roentgenol. 2007. V. 188. P. 586-592.

[8] Sieber M.A., Pietsch H., Walter J. et al.Preclinical Study to Investigate the Development of Nephrogenic Systemic Fibrosis: A Possible Role for Gadolinium-Based Contrast Media // Invest Radiol. 2008. V. 43. P. 65-75.

[9] Шимановский Н.Л., Науменко В.Ю., Акопджанов А.Г., Панов В.О Семейкин А.В., Сергеев А.И. Применение суперпарамагнитных наночастиц сложного оксида железа для МРТ контроля биологических сред // Нанотехника. 2009. №4 (20). C. 64-70.

[10] Schnorr J., et al. Comparisonof the iron oxide-based blood-pool contrast mediumVSOP-C184 with gadopentetate dimeglumine for first-pass magnetic resonance angiographyofthe aorta and renal arteries in pigs // Investigative Radiology. 2004. V.39. № 9.

[11] Hilger I., Fruhauf K., et al.Heating potential of iron oxides for therapeutic purposes in interventional radiology. Acad // Radiol. 2002. V.9. P. 198-202.

[12] Meldrum C., Kotov N. A., Feodler J.H.Preparation of Particulate Mono- and Multilayers from Surfactant-Stabilized, Nanosized Magnetite Cristallites // American Chemical Society. 1994. V. 98. P. 4506-4510.

[13] Vogl T.J., Hammerstingl R., Schwarz W. et. al.(Superparamagnetic iron oxide-enhanced versus gadolinium-enhanced MR imaging for differential diagnosis of local liver lesions. Radiology. 1996. V. 198. P. 881-887.

[14] Taylor P.M., Hawnaur J.M., Hutchinson C.E. Superparamagnetic iron oxide imaging of focal liver disease // Clin. Radiol. 1995. V. 50. Р. 215-219.

[15] Alivisatos P. The use of nanocrystals in biological detection // Nat. Biotechnol. 2004. V. 22. P. 47-52.

[16] Yu W.W., Qu L.H., Guo W.Z., Peng X.G. Experimental determination of the extinction coefficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals // Chem. Mater. 2003. V. 15.P. 2854-2860.

[17] Gao X.H., Yang L.L., Petros J.A., et al. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots // Nat. Biotechnol. 2004. V. 22. P. 969-976.

[18] Hu F., Ran Y., Zhou Z., Gao M.Preparation of bioconjugates of CdTe nanocrystals for cancer marcer detection // Nanotechnology. 2006. V. 17. Р. 2972-2977.

[19] Nie S., Xing Y., Kim G.J., Simons J.W. Nanotechnology applications in cancer // Ann. Rev. Biomed. Eng. 2007. V. 9. P. 12.1-12.32.

[20] Kim S.W., Zimmer J.P., Ohnishi S., et.al. Engineering InAsxP1-x/InP/ZnSe III-V alloyed core/shell quantum dote for the near-infrared // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 10526-10532.

[21] Prinzen L., Miserus R.-J., Dirksen A., et al. Optical and magnetic resonance imaging of cell death and platelet activation using annexin A5-functionalized quantum dots // Nano Letters. 2007. V. 7. P. 93-100.

[22] Gao X.Multifunctional quantum dots for cellular and molecular imaging // Proc. 29-th Annual Int. Conf. IEEE EMBS. Lyon, France. 2007. August 23-28. ThC13. V. 3. P. 524-525.

[23] Арзуманова Н.В., Стуков Л.А., Тютин Л.А. Динамическая контрастная магнитно-резонансная томография в диагностике заболеваний молочных желез // Медицинская визуализация. 1999. № 2. C. 2-6.

[24] Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов: Уч. Пособие. М.: ИКЦ «Академкнига». 2006. С. 309.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи