Специалисты Казанского федерального университета (КФУ) и Института органической и физической химии (ИОФХ) им. А. Е. Арбузова нашли способ существенно повысить эффективность магнитно-резонансной томографии – ключевого неинвазивного метода диагностики онкологических заболеваний. Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, в диагностических целях используются бычьи белковые молекулы в сочетании с ионами марганца.

«Ученые КФУ и ИОФХ разработали новый вид контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии (МРТ) – наночастицы бычьего сывороточного альбумина, допированные ионами марганца и сшитые между собой сшивающим агентом. Они оказались способны кратно увеличивать контраст на томографических изображениях. За счет высветления области опухоли на томографическом снимке облегчается диагностика раковых заболеваний на ранних этапах, что позволит повысить процент излеченных больных», – отметили в пресс-службе.

Как рассказал член авторского коллектива, доцент кафедры физической химии Рустэм Заиров, более 30% современных процедур МРТ производятся с помощью введения контрастных агентов – веществ, обеспечивающих контрастное усиление при просвечивании. На сегодня это наиболее широко используемый метод неинвазивной диагностики опухолевых заболеваний. Однако до сих пор в качестве контрастных агентов приходится использовать соединения редкоземельного металла гадолиния, который бывает токсичен для почек.

«Сейчас все чаще и чаще поднимается вопрос о том, что гадолиний нужно заменять чем-то более биодружелюбным, здесь на помощь приходит марганец, а точнее его ион Mn²⁺. Релаксивность, как ключевой параметр контрастного агента, отображающий эффективность контрастирующей или в данном случае подсвечивающей способности полученных нашей группой наночастиц, достигает порядка 100 единиц. Это является существенным прорывом в области разработки контрастных агентов, поскольку более чем на порядок превышает соответствующие значения релаксивности современных, коммерчески доступных для МРТ контрастных агентов на основе гадолиния», – рассказал Заиров.

Наилучшим носителем для ионов марганца (II) оказались наночастицы белка – бычьего сывороточного альбумина. Этот белок очень близок к аналогичному человеческому. Участники исследования добились соотношения ионов Mn²⁺ к белку – 4:1, изучили магнитно-релаксационные характеристики в буферной системе, а также на фантомах (моделях, создаваемых для контроля количественных параметров МРТ), и показали, что частицы достаточно биосовместимы. Такие частицы обладают размером порядка 100 нанометров, что очень актуально для биомедицинского применения – они способны пересекать различные барьеры в организме.

Исследование проводилось на базе кафедры физической химии, лаборатории «Материалы для водородной энергетики и традиционной энергетики с низким углеродным следом» КФУ и лаборатории физикохимии супрамолекулярных систем ИОНХ им. А. Е. Арбузова Казанского научного центра РАН. Поддержано грантом Российского научного фонда.