nanoparticules nouvelles d'oxyde de fer pourraient aider à éviter un effet secondaire rare causée par des agents de contraste actuels
Cette transmission à haute résolution micrographie électronique des particules faites par l'équipe de recherche montre les particules de taille très uniforme et la forme. Ceux-ci sont des particules d'oxyde de fer à 3 nanomètres de diamètre, recouvertes d'une couche de zwitterion. Leur petite taille signifie qu'ils peuvent être facilement effacés par les reins après l'injection. Crédit: Massachusetts Institute of Technology
A nouveau, l'oxyde de fer revêtu spécialement nanoparticule développé par une équipe du MIT et ailleurs pourrait fournir une alternative aux agents de contraste à base de gadolinium classiques utilisés pour des procédures d'imagerie par résonance magnétique (IRM). Dans de rares cas, les agents ont été trouvés gadolinium actuellement utilisés pour produire des effets indésirables chez les patients ayant une fonction rénale altérée.
A la place des agents de contraste à base de gadolinium, les chercheurs ont constaté qu'ils peuvent produire contraste IRM similaire avec de minuscules nanoparticules d'oxyde de fer qui ont été traités avec un revêtement zwitterion. (Zwitterions sont des molécules qui ont des zones des deux charges électriques positives et négatives, annihilant pour les rendre neutres en général.) Les résultats sont publiés cette semaine dans les Actes de l'Académie nationale des sciences. dans un article de Moungi Bawendi, le professeur Lester Wolfe de chimie au MIT; Il Wei, un postdoc MIT; Oliver Bruns, un chercheur du MIT; Michael Kaul à l'University Medical Center Hamburg-Eppendorf en Allemagne; et 15 autres.
des particules d'oxyde de fer ont été largement utilisés comme agents de contraste négatifs (foncé), mais les radiologues préfèrent grandement des agents de contraste positifs (légère) tels que des agents à base de gadolinium, comme contraste négatif peut parfois être difficile à distinguer de certains artefacts d'imagerie et des hémorragies internes. Mais alors que les agents à base de gadolinium sont devenus la norme, la preuve montre qu'ils peuvent conduire à une condition appelée fibrose systémique intraitable néphrogénique, qui peut être fatale dans certains cas très rares. De plus, il est prouvé maintenant que le gadolinium peut accumuler dans le cerveau, et bien qu'aucun effet de cette accumulation n'a encore été démontré, la FDA enquête pour dommages potentiels.
La clé nouvelle découverte par cette équipe était de combiner deux techniques existantes: produire des particules très petites d'oxyde de fer, et la fixation de certaines molécules (appelées ligands de surface) à l'extérieur des ces particules afin d'optimiser leurs caractéristiques. L'oxyde de fer noyau inorganique est suffisamment petit pour produire un contraste positif prononcé en IRM, et le ligand de surface zwitterionique, qui a été récemment mis au point par Wei et collaborateurs dans le groupe de recherche Bawendi, rend l'oxyde de fer des particules solubles dans l'eau, compact et biocompatible .
La combinaison d'une très petite coquille noyau d'oxyde de fer et un ligand ultramince conduit à un diamètre hydrodynamique total de 4,7 nanomètres au-dessous du seuil de clairance rénale 5,5 nanomètres. Cela signifie que l'enrobé d'oxyde de fer devrait rapidement clair par les reins et ne pas accumuler. Cette propriété de la clairance rénale est une caractéristique importante dans laquelle les particules donnent des résultats comparables à des agents de contraste à base de gadolinium.
Maintenant que les premiers tests ont démontré l'efficacité des particules comme agents de contraste. Wei et dire l'étape Bruns suivante consistera à faire d'autres tests toxicologiques pour montrer la sécurité des particules, et de continuer à améliorer les caractéristiques du matériau. « Ce n'est pas parfait. Nous avons plus de travail à faire », dit-Bruns. Mais parce que l'oxyde de fer a été utilisé depuis si longtemps et à bien des égards, comme un supplément de fer, les effets négatifs pourraient probablement être traités par des protocoles bien établis, disent les chercheurs. Si tout va bien, l'équipe envisage la création d'une entreprise de démarrage pour amener le matériel à la production.
Pour certains patients qui sont actuellement exclus d'obtenir imagerie par résonance magnétique en raison des effets secondaires potentiels de gadolinium, les nouveaux agents « pourrait permettre à ces patients d'être à nouveau admissible » pour la procédure, dit Bruns. Et, si elle ne tourne que l'accumulation de gadolinium dans le cerveau a des effets négatifs, une phase globale de ces utilisations pour gadolinium pourrait être nécessaire. « Si cela est avéré être le cas, cela pourrait être un remplacement complet », dit-il.
L'équipe de recherche comprenait des chercheurs dans la chimie du MIT, génie biologique, sciences et techniques nucléaires, le cerveau et les sciences cognitives et la science des matériaux et les services d'ingénierie et de son programme en sciences de la santé et de la technologie; et au Centre médical de l'Université de Hambourg-Eppendorf; Université Brown; et l'Hôpital général du Massachusetts. Il a été soutenu par le Centre des NIH MIT-Harvard de nanotechnologie du cancer, l'Office de recherche de l'armée par l'Institut du MIT pour Soldier Nanotechnologies, le NIH financé par Laser Biomedical Research Center, le MIT Deshpande Center, et l'Union européenne septième programme-cadre.
Photo fournie par Massachusetts Institute of Technology
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