بهبود کیفیت تصاویر MRI با استفاده از نانوذرات مغناطیسی طلا
به تازگی محققان با استفاده از نانوذرات مغناطیسی طلای فلزی چندعاملی یک عامل کنتراست مثبت منحصر به فرد و هدفمند ابداع کردند که با استفاده از آن تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، توصیفی‌تر، روشن‌تر و به صورت اختصاصی برای ارگان‌ها، هدفمند می‌باشد.
محققان در آزمایشگاه ملی ساوانا ریور (SRNL) در حال توسعه روشی هستند که از نانوفناوری به شکل یک فرایند جدید و هدفمند استفاده می‌کند و این امکان را فراهم می‌سازد تا تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، توصیفی‌تر، روشن‌تر و به صورت اختصاصی برای بخش‌های مختلف بدن مورد استفاده قرار گیرد.
MRI، یک روش غیرتهاجمی است که از یک آهنربای فوق هادی برای به خط‌کردن (تنظیم کردن) پروتون‌ها در بدن استفاده می‌کند. تصویربرداری رزونانس مغناطیسی یکی از قدرتمندترین تکنیک‌های تصویربرداری و تشخیصی است که برای مشاهده ساختار درونی بدن استفاده می‌شود. عامل‌های کنتراست یا رنگ‌دانه‌ها برای کمک به تهیه سیگنال‌های مختلف و بهبود تصویر مغناطیسی گرفته شده استفاده می‌شوند. از میان عامل‌های کنتراست که مورد استفاده قرار می‌گیرند، یکی بسیار سمی می‌باشد در حالیکه دیگری بر اثر استفاده زیاد از آن منجر به بیماری پارکینسون می‌شود. عامل کنتراست سوم دارای محدودیت‌هایی می‌باشد که منجر به ایجاد “حفره‌های سیاه” در تصویر می‌شود.
با استفاده از عامل‌های کنتراست مثبت MRI برپایه نانوذرات، می‌توان بافت‌ها یا ارگان‌های مختلف را به صورت اختصاصی هدف قرار داد، می‌توان بارگذاری مواد فعال در فرآیند تصویربرداری را کنترل کرد و همپنین می‌توان یک تصویر آناتومی روشن و شفاف از بافت ایجاد کرد.
محققان در SRNL یک روش برای استفاده از نانوذرات مغناطیسی طلای فلزی چندعاملی برای تولید عامل کنتراست‌دهنده مثبت منحصر به فرد و هدفمند ابداع کردند. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای با عنوان Manganese–gold nanoparticles as an MRI positive contrast agent in mesenchymal stem cell labeling در مجله Nanoparticle Research چاپ شده است.
در جامعه تحقیقاتی به خوبی مشخص شده است که Ca2+ درون سلولی، یک تنظیم‌کننده مرکزی انقباض‌پذیری قلبی می‌باشد. با این حال نمی‌توان از کلسیم برای رصد و مونیتور کردن و ارزیابی دینامیک Ca2+ استفاده کرد. در نتیجه، یک زیست نشانگر جایگزین که بتواند از طریق ولتاژ گیت کانال‌های کلسیم وارد سلول‌ها شوند، یک ضرورت می‌باشد. منگنز بهترین نامزد برای این کار بوده، زیرا Mn2+ دارای خصوصیات شیمیایی مشابهی با Ca2+ است که دارای خصوصیات پارامغناطیسی نیز می‌باشد، Mn2+ برای سلامت انسان بسیار مفید بوده و برای توسعه، متابولیسم و سیستم‌های آنتی‌اکسیدان بسیار ضروری است.
به دلیل اینکه این گروه تحقیقاتی، علاقه‌مند به مطالعات تشخیصی هدفمند برای سیستم‌های تصویربرداری/مونیتورینگ می‌باشند، یک سامانه جامد براساس نانوذرات طلا برای کنترل و تنظیم آزادسازی منگنز انتخاب شد. بخش طلای این نانوذرات به شدت، نور مادون قرمز نزدیک را جذب می‌کند، بنابراین با استفاده از مادون قرمز نزدیک می‌توان این نانوذرات را از راه دور گرم کرد و در نتیجه سبب آزادسازی منگنز از این سامانه شد. نور مادون قرمز نزدیک جذب شده به صورت گرما یا فلورسنس نشر می‌یابد.
این روش سریع و کاربردی بوده و از یک لیزر با قدرت و قیمت پایین بهره‌مند است، ضمن اینکه این روش هیچ گونه خطر و ریسکی برای دیگر ارگان‌های بدن ندارد. همچنین از این سامانه‌های پوشش یافته با طلا می‌توان برای انتقال کنترل شده طیف وسیعی از مواد شامل ژن‌ها، آفتکش‌ها، و مواد مغذی استفاده کرد. خصوصیات الاستیک نانوذرات طلا امکان مشاهده سلول‌ها با استفاده از میکروسکوپ را هنگامی‌که سلول‌ها به نانوذرات اتصال می‌یابند ، فراهم می‌سازند.
در مقیاس نانو، خصوصیات فیزیکی، شیمیایی وزیستی مواد به صورت قابل ملاحظه‌ای با خصوصیات توده‌ای آنها متفاوت می‌باشند. با کنترل رشد اتم‌ها می‌توان موادی با خصوصیات دلخواه و مطلوب را تولید کرد.
با استفاده از بهبودسازی‌هایی که در عملکرد MRI توسط محققان SRNL و دانشکده پزشکی دانشگاه جورجیا انجام گرفته است، می‌توان اطلاعات مفیدی در سطوح آناتومی، مولکولی و سلولی بدست آورد. بنابراین دامنه کاربرد MRI از یک روش تصویربرداری تا یک روش تشخیصی در مراحل اولیه گسترش می‌یابد
