通过创新的“弹性”造影剂实现更灵敏的MRI诊断

如今，磁共振成像是诊断疾病和监测治疗过程不可或缺的手段。它可以在不使用任何有害辐射的情况下创建人体的横截面图像。通常，组织中的水分子会暴露在强磁场中。然而，MRI非常不灵敏，并且需要高浓度的分子来吸收有用的信号。造影剂通常用于改善诊断，以便更清楚地检测特定变化，例如肿瘤。

然而，即使使用这些造影剂，MRI的灵敏度也不会显著增加，并且在成像过程中无法检测到许多细胞生物学中已知的标记物。此外，一些含钆造影剂的安全性现在是越来越多讨论的主题。FMP研究员叶小开施罗德博士说：“我们需要新的和改进的方法。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。”他和他的团队现在已经取得了重大突破。

一段时间以来，研究人员一直在开发基于氙的造影剂，氙是一种无害的惰性气体。该小组使用了一种强大的激光过程，其中氙被人工磁化，然后-即使是少量的-产生了可测量的信号。为了检测特定的细胞疾病标记物，氙必须在短时间内与其结合。在由人类前沿科学计划(HFSP)资助的加州理工学院科学家的合作下，叶小开施罗德博士和他的团队现在研究了一种可逆结合氙的新造影剂。这些是由某些细菌产生的中空蛋白质结构，用于调整它们在水中的漂浮深度，类似于鱼的微型鱼鳔，但在纳米尺度上。加州理工学院的合作伙伴Mikhail Shapiro领导的研究小组最近将这些所谓的“气囊”引入MR造影剂。然而，我们不知道它们给氙“充电”了多少。

这项研究已经发表在ACS Nano杂志上。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”调整它们对测量氙的影响。“蛋白质结构有一个多孔的壁结构，氙可以通过它流入和流出。与传统造影剂不同，这种气泡总是吸收环境提供的固定部分氙，换句话说，如果提供更多的氙，就会吸收更多的氙，”leifschrder博士报告说。这种特性可以用于MRI诊断，因为必须使用更多的氙来获得更好的图像。还需要调节常规造影剂的浓度来实现所有氙原子的信号变化。另一方面，气泡，

“它们就像一种气球，气囊上附有一个外部泵。叶小开施罗德博士解释说：“如果流入安全气囊的氙原子使气球‘膨胀’，它的大小不会改变，但压力会增加——就像自行车轮胎内胎一样。”。因为氙进入囊泡的次数比传统造影剂多，所以氙原子再次离开囊泡并显示出变化的信号后，可以更好地被读出。这样，图像对比度比背景噪声高很多倍，同时图像质量显著提高。因此，这些造影剂也可用于识别相对低浓度下出现的疾病标记。

在进一步的合作过程中，两个小组打算在最初的动物研究中测试这些造影剂。为了在活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。Leischroeder博士和他的团队能够制作出第一幅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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