Ученые Государственного университета Огайо (Ohio State University) разработали метод улучшения качества МРТ-сканов и физической видимости опухолей головного мозга, что позволит нейрохирургам более точно определять локализацию злокачественных новообразований и добиваться более полного их удаления.

Ученые Государственного университета Огайо проводят эксперименты с различными наночастицами, которые однажды можно будет вводить в кровь пациента, чтобы помочь хирургам удалить смертельную опухоль головного мозга – глиобластому.

Они создали маленькую частицу, называемую нанокомпозитом, магнитную и флуоресцентную одновременно. Размер такого нанокомпозита менее 20 нанометров (нанометр – миллиардная часть метра). Лист бумаги, например, имеет толщину 100000 нанометров. О своей разработке ученые сообщают в журнале Nanotechnology.

«Наша стратегия заключалась в том, чтобы соединить две частицы с различными свойствами в одну с несколькими свойствами одновременно», – объясняет Джессика Винтер (Jessica Winter), доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии и кафедры биомедицинской инженерии Государственного университета Огайо.

Джессика Винтер: «Применение такой многофункциональной частицы даст нейрохирургам большие преимущества, так как позволит им не только лучше изучить опухоль с помощью МРТ до хирургического вмешательства, но и физически видеть ее во время операции»

Магнитные наночастицы усиливают цветовые контрасты МРТ, позволяя врачам увидеть существующие или предполагаемые опухоли до операции. Флуоресцентные наночастицы могут изменить цвет, которым при специальном освещении опухоль светится непосредственно в мозге.

«Применение такой многофункциональной частицы даст нейрохирургам большие преимущества, так как позволит им не только лучше изучить опухоль с помощью МРТ до хирургического вмешательства, но и физически видеть ее во время операции», – говорит Винтер. «Мы пытаемся разработать единый нанокомпозит с магнитными – можно изучать опухоль с помощью магнитно-резонансной томографии до операции – и с флуоресцентными свойствами – нейрохирурги во время операции могут просто направить на нее свет, и она будет светиться определенным, например, зеленым, цветом. Тогда они могут просто удалить все зеленое».

Традиционные магнитные контрастирующие агенты позволяют изучать опухоль с помощью магнитно-резонансной томографии, но вы ничего не увидите во время операции, добавляет Винтер.

Исследование Винтер представляет убедительное доказательство того, что можно разработать наночастицу с двумя свойствами. Однако такие многофункциональные частицы невозможно использовать в доклинических и клинических испытаниях, так как флуоресценция достигается за счет теллурида кадмия – токсичного вещества.

«Сейчас мы работаем над альтернативой флуоресцентной частицей, состоящей из углерода. Это позволит устранить сложности, возникающие при введении в организм частиц из теллурида кадмия», – объясняет ученый.

Работа Винтер может принести огромную пользу больным со смертельной опухолью мозга – глиобластомой. Глиобластома обычно находится в височной или лобной доле головного мозга, а опухоли с такой локализацией особенно трудно диагностировать и удалять.

Сочетание свойств двух частиц предоставит врачам помощь как до, так и во время операции, убеждена Винтер.

Одним из успехов в создании новой нанокомпозитной частицы является и разработка самого метода ее получения. Достичь сочетания частиц с такими свойствами в результате процесса, известного как допирование, обычно очень трудно. Винтер и ее коллеги использовали подход, который еще никем не был применен. Они решили связать флуоресцентную и магнитную частицы при очень высокой температуре.

«Ключевым является то, что наш синтез идет при очень высокой температуре – около 350 градусов Цельсия», – объясняет Винтер. «Синтез был непредсказуем, но успешен, и мы были очень рады, когда увидели, что получили».

Главный нейрохирург, сотрудничающий с Винтер и ее коллегами, доцент кафедры нейрохирургии, Атом Саркар (Atom Sarkar), надеется в ближайшем будущем опробовать этот подход на животных. Но сначала ученым нужно создать частицу, не содержащую токсичных компонентов. Если результаты останутся столь же обнадеживающими, подобные многофункциональные наночастицы станут серьезной инновацией в нейрохирургии в течение следующих пяти лет.

Аннотация к статье: Shuang Deng, Gang Ruan, Ning Han, Jessica O Winter. Interactions in fluorescent-magnetic heterodimer nanocomposites. Nanotechnology, 2010; 21 (14): 145605 DOI: