Une étude de la Northwestern University montre que le couplage d'un agent de contraste d'imagerie par résonance magnétique (IRM) largement utilisé à un nanodiamant entraîne une intensité du signal considérablement améliorée et donc un contraste d'image vif. "Les résultats sont un saut et pas un petit - c'est un événement qui change la donne pour la sensibilité, " dit Thomas Meade, qui a dirigé l'équipe de recherche Northwestern et est membre du Nanomaterials for Cancer Diagnostics and Therapeutics Center for Cancer Nanotechnology Excellence. "C'est un agent d'imagerie sous stéroïdes. Le complexe est bien plus sensible que tout ce que j'ai vu d'autre."
Doyen Ho, Le collègue de Meade à Northwestern, avait démontré précédemment que les nanodiamants ont une excellente biocompatibilité et peuvent être utilisés pour une administration efficace de médicaments. Ce nouveau travail ouvre la voie à l'utilisation clinique des nanodiamants pour à la fois fournir des traitements et suivre à distance l'activité et l'emplacement des médicaments.
L'étude, publié dans la revue Lettres nano , est le premier rapport publié de nanodiamants imagés par la technologie IRM, au meilleur des connaissances des chercheurs. La capacité d'imager des nanodiamants in vivo serait utile dans les études biologiques où la cartographie du devenir cellulaire à long terme est essentielle, telles que le suivi des cellules tumorales circulantes, cellules des îlots bêta, ou des cellules souches.
L'IRM est une technique d'imagerie médicale non invasive qui utilise un agent de contraste intraveineux pour produire des images détaillées des structures internes du corps. L'IRM est capable de pénétrer en profondeur dans les tissus, atteint un niveau efficace de contraste des tissus mous avec une résolution spatiale et temporelle élevée, et ne nécessite pas de rayonnement ionisant. Les agents de contraste sont utilisés en IRM car ils modifient la relaxivité - un indicateur de la force du signal IRM - et améliorent la résolution de l'image. Le gadolinium (Gd) est le matériau le plus couramment utilisé comme agent de contraste en IRM, mais son efficacité de contraste peut être améliorée.
Meade, Ho et leurs collègues ont développé un complexe Gd-nanodiamant qui, dans une série de tests, a démontré une augmentation significative de la relaxivité et, à son tour, une augmentation significative de l'amélioration du contraste. Le complexe Gd-nanodiamant a démontré une augmentation de plus de 10 fois de la relaxivité - parmi les valeurs les plus élevées par atome de Gd signalées à ce jour. Cela représente une avancée importante dans l'efficacité des agents de contraste IRM.
Ho et Meade ont imagé une variété d'échantillons de nanodiamants, comprenant des nanodiamants décorés de diverses concentrations de Gd, nanodiamants non décorés, et de l'eau. Le signal intense du complexe Gd-nanodiamant était le plus brillant lorsque le niveau de Gd était le plus élevé. "Les nanodiamants se sont avérés efficaces pour attirer les molécules d'eau à leur surface, qui peut renforcer les propriétés de relaxivité du complexe Gd-nanodiamant, " a déclaré Ho. "Cela pourrait expliquer pourquoi ces complexes sont si brillants et si bons agents de contraste."
La biocompatibilité du complexe Gd-nanodiamant souligne sa pertinence clinique. En plus de confirmer l'amélioration du signal produit par l'hybride, les chercheurs ont mené des études de toxicité en utilisant des cellules cultivées. Les chercheurs ont trouvé peu d'impact du complexe hybride sur la viabilité cellulaire, affirmer la sécurité inhérente du complexe et le positionner comme un nanomatériau cliniquement significatif. (Autres méthodes d'imagerie au nanodiamant, tels que des agents nanodiamants fluorescents, ont une pénétration tissulaire limitée et sont plus appropriés pour les applications histologiques.)
Meade, Ho et leurs collègues mènent actuellement des études précliniques avec l'hybride agent de contraste IRM-nanodiamant dans divers modèles animaux. Dans un souci d'optimisation de ce nouveau matériau hybride, ils poursuivent également des études sur la structure du complexe Gd(III)-nanodiamant pour savoir comment il régit l'augmentation de la relaxivité.
Ce travail, qui est détaillé dans un article intitulé, " Conjugués Gd(III)-Nanodiamant pour l'amélioration du contraste IRM, " a été soutenu par l'Alliance NCI pour la nanotechnologie dans le cancer, une initiative globale conçue pour accélérer l'application des nanotechnologies à la prévention, diagnostic, et le traitement du cancer. Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
