Yeni metal içermeyen moleküller suda koyu kırmızı renkte parlıyor ve test görüntülerinde MRI kontrastını artırıyor

Floresan görüntüleme (FI) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) gibi biyogörüntüleme teknolojileri, temel araştırma ve klinik tıpta güçlü araçlardır. Ancak dezavantajları var. FI, araştırmacıların hücreleri ve diğer biyolojik süreçleri yüksek çözünürlükte görselleştirmesine olanak tanır, ancak görüntüleme derinliğinden yoksundur. MRI vücudun derinliklerindeki görüntüleri yakalayabilir ancak FI tarafından sağlanan tek hücreli çözünürlükten yoksundur. Ayrıca MRI kontrast maddeleri, potansiyel olarak olumsuz yan etkilere neden olabilen gadolinyum gibi paramanyetik metaller içerir.

Günlükte İleri BilimKyushu Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, floresan görüntülemeyle tespit edilebilen ve MRI kontrast maddesi olarak kullanılabilen, suda çözünebilen, metal içermeyen yeni bir molekül geliştirdiğini bildirdi. Bulgular, daha güvenli, çok işlevli ve daha az toksik görüntüleme ajanlarının yanı sıra diğer biyogörüntüleme tekniklerindeki uygulamaların olasılığını da ortaya çıkarıyor.

İki görüntüleme yöntemi, farklı mekanizmalar

Çalışmayı yöneten Kyushu Üniversitesi Malzeme Kimyası ve Mühendisliği Enstitüsü’nden doçent Ken Albrecht şöyle açıklıyor: “Bu çalışmada hem FI hem de MRI işlevselliğine sahip bir molekül geliştirdik. Ancak iki teknolojinin işlevsel mekanizmaları farklı olduğundan böyle bir molekül oluşturmak zordur.”

“FI’de bir molekül, daha sonra tespit ettiğimiz belirli dalga boylarındaki ışığı emer ve yeniden yayar. MRI, vücuttaki su moleküllerindeki hidrojen atomlarının moleküler dönüşünü tespit ederek çalışır. Kontrast malzeme, ortaya çıkan görüntünün netliğini artırmaya yardımcı olur.”

Organik radikallerin suda çözünür hale getirilmesi

Ekip, floresans ve moleküler spin ürettiği gösterilen, ışıldayan organik radikaller adı verilen umut verici bir molekül serisine odaklandı. Ancak önceki çalışmalar bu moleküllerin hidrofobik olduğunu ve biyolojik sistemlerdeki kullanımlarını sınırladığını gösterdi.

Albrecht şöyle devam ediyor: “Flüoresans üreten ve MRI kontrast maddesi olarak işlev gören, ışıldayan bir organik radikal olan tris(2,4,6-triklorofenil) metil (TTM) adı verilen bir molekülle çalıştık” diye devam ediyor Albrecht. “Yaptığımız ilk nesil moleküller iyi MRI aktivitesi gösterdi ancak son derece zayıf floresansa sahipti. Molekülünü suda çözünür hale getirecek ve floresans aktivitesini iyileştirecek şekilde optimize etmeye devam ettik.”

Daha güçlü kontrast ve kalıcı floresans

Ekip sonunda iki molekül geliştirdi: TTM-trisTP3B ve TTM-trisTP9B. Her iki molekül de suda çözünebilen gruplara üç yönde bağlanır ve suda koyu kırmızı floresans üretir.

TTM-trisTP3B canlı hücrelerde test edildi ve hücre çekirdeği etrafında floresan yaydığı ve en az 24 saat boyunca floresan yaymaya devam ettiği doğrulandı. Her iki molekül de MRI fantom görüntülerinin kontrastını, daha önce bildirilen suda çözünür TTM radikallerinden yaklaşık 2,5 ila 4,5 kat daha fazla arttırdı.

Bu yeni moleküllerin tam faydası hala araştırılmaya ihtiyaç duysa da, bulgular floresansı MRI fonksiyonuyla birleştiren ve temel araştırma ve tıbbi teşhislerde biyogörüntülemeyi geliştirebilecek bir strateji ortaya koyuyor.

Albrecht, “Bu moleküllerin yaşayabilirliğini daha fazla incelemek için hayvan çalışmaları yapmamız gerekecek, ancak mevcut sonuçlar metalsiz floresans/MRI çift modlu görüntüleme için önemli bir kavram kanıtı oluşturuyor” diye bitiriyor Albrecht.

“Lüminesan organik radikaller kuantum bilgi biliminde, kuantum algılamada ve gelişmiş elektronik materyallerde dikkat çekti. Bu sonuçlar aynı zamanda gelecekteki kuantum algılama teknolojileri için de temel oluşturabilir.”