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作者：Amanda Siegfried，德克薩斯大學(xué)達拉斯分校
德克薩斯大學(xué)達拉斯分校的研究人員將一種舊的核磁共振造影劑與一種植物病毒相連，并將其包裹在一個保護性的化學(xué)籠子里，從而為它注入新的活力。
耶利米·加森史密斯博士說，這一新的戰(zhàn)略旨在開發(fā)一種完全有機和可生物降解的化合物，從而消除在造影劑中使用釓等重金屬的必要性，2月5日，英國皇家化學(xué)學(xué)會出版的《化學(xué)科學(xué)》雜志在網(wǎng)上發(fā)表了一篇研究報告，該研究報告的作者是自然科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)院化學(xué)與生物化學(xué)副教授。
磁共振成像是一種常用的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它可以讓醫(yī)生看到體內(nèi)的軟組織。當(dāng)給病人注射造影劑時，一些組織，如癌癥，會被更好地觀察到，這會使身體的病變部位在核磁共振掃描中顯示得更加明亮。在美國，唯一一類被批準(zhǔn)用于核磁共振成像的造影劑是基于重金屬釓，它通常在核磁共振成像完成后通過病人的尿液排出。
由于釓的廣泛使用，釓——它能夠偷偷地通過污水處理廠，越來越多地出現(xiàn)在大城市地區(qū)及其周圍的流域。
Gasensmith說：“基于釓的造影劑使用得太多太頻繁，以至于僅僅從病人的尿液中排出，金屬就被釋放到水資源和沉積物中。”觀察到的濃度仍然很低，但是，目前還不清楚長期積累的釓對人體的影響。”
此外，對于腎功能受損、排泄造影劑困難的患者，釓會增加進一步腎損害的風(fēng)險。
“出于這些原因，我們想找到一種生物相容性和生物可降解的東西，一種完全有機的，不含重金屬的東西，”Gassensmith說。Gassensmith和他的同事重新研究了一種有機自由基造影劑ORCA，這之前被認(rèn)為是核磁共振造影劑，但部分原因是它不夠亮，在體內(nèi)被抗壞血酸維生素C分解得太快。
“ORCA是一種無金屬的藥物，與目前的MRI技術(shù)兼容，對機體毒性小，生物降解性高。不幸的是，就其本身而言，它并不是很明亮，而且它是可生物降解的，所以使用起來不切實際。
Gassensmith的研究小組通過首先將ORCA分子連接到煙草花葉病毒的數(shù)千個對接位點，重新調(diào)整了該制劑的用途。
“由于這是一種植物病毒，它不能感染人或動物，而且很容易被肝臟分解。因為這種病毒非常大，它還允許我們把數(shù)千個ORCA分子放在彼此相鄰的地方這是一個很暗的圣誕樹燈和一整串很亮的圣誕樹燈的區(qū)別。”
研究人員還必須保護這種藥物，使其在體內(nèi)能夠持續(xù)足夠長的時間，以便在核磁共振成像中使用。
“我們把ORCA放進籠子里，這是以前沒有人做過的，”加森史密斯說。
具體來說，他們制作了一種叫做葫蘆的中空化學(xué)結(jié)構(gòu)，之所以命名是因為它們的形狀有點像南瓜（來自葫蘆科植物），并將它們包裹在每個ORCA分子上。
“籠子和造影劑只是粘在一起，它們之間并沒有形成化學(xué)鍵，”加森史密斯說它類似于鑰匙和鎖之間的關(guān)系。因為不存在化學(xué)鍵，但分子仍然粘在一起，這種方法被稱為“超分子”化學(xué)，這使得我們制造的藥劑成為smORCA超分子有機自由基造影劑。”
籠子的結(jié)構(gòu)像一個篩子，這樣水就可以到達ORCA。這是必要的，因為磁共振成像是利用人體內(nèi)的水來成像的。同時，籠子阻止了更大的分子，如抗壞血酸，可以滅活ORCA。
在老鼠身上，未受保護的ORCA在大約30分鐘內(nèi)崩潰，而受保護的ORCA則提供了兩個多小時的可見對比。
“幾十年來，我們所使用的一切都經(jīng)過了測試或是醫(yī)學(xué)研究的一部分。“我們只是用一種新的方式把它們組合在一起，”加森史密斯說我們還有更多的工作要做，以證明我們的材料在復(fù)雜的人體環(huán)境中是穩(wěn)定的，我們想看看我們是否可以將其針對特定的疾病，如癌癥和其他組織異常。
“但我認(rèn)為我們的結(jié)果是朝著將smORCAs發(fā)展成臨床上可行的造影劑邁出的有希望的一步。”
原文鏈接：https://phys.org/news/2020-02-brighten-path-mri-contrast-agent.html
聲明：本文由 Newfellow 編譯，中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。