Изучение эффективности контрастирования различных видов опухолей с использованием кубических наночастиц магнетита

Abstract

На сегодняшний день магнитно-резонансная томография (МРТ) является одним из ключевых методов диагностики различных заболеваний. Использование различных контрастных агентов на основе магнитных наночастиц способно повысить эффективность диагностики и, как следствие, качество проводимого впоследствии лечения. Наиболее перспективными контрастными агентами являются наночастицы магнетита кубической формы в связи с их высокими показателями релаксивности, а также биосовместимостью и биоразлагаемостью. Цель настоящей работы – оценить эффективность МРТ-визуализации опухолевых очагов при помощи кубических наночастиц магнетита (КНЧМ). Материалы и методы. Осуществлен синтез 15нм КНЧМ, модифицированных биосовместимым сополимером плюроником F127. Полученные КНЧМ и их водные коллоиды были охарактеризованы комплексом физико-химических методов анализа. Затем методом МРТ было проведено исследование эффективности контрастирования различных видов опухолей после внутривенного введения водных коллоидов КНЧМ. Для комплексной оценки полученных результатов в работе использовали три модели опухолей мыши: рак молочной железы 4Т1, рак толстого кишечника СТ-26 и меланома В16. МРТ-исследования проводили до введения частиц, а также через 30 мин, 6 и 24ч после инъекции в Т2-взвешенном режиме в двух взаимноортогональных проекциях. Результаты. Анализ полученных результатов показал, что наиболее эффективное накопление частиц выявлено в моделях 4Т1 (100%) и В16 (57%), а в модели СТ-26 эффективность накопления составила 50%, что связано с эффектом проницаемости кровеносных сосудов.

Currently magnetic resonance imaging (MRI) is one of the key diagnostics methods of various diseases. Utilizing various contrast agents based on magnetic nanoparticles can improve the diagnostic efficiency and, consequently, the quality of the subsequent treatment. The most promising contrast agents are cubic magnetite nanoparticles, due to their high relaxation rates, as well as biocompatibility and biodegradability. Thereby, the purpose of this work was to evaluate the effectiveness of MRI imaging of tumors by cubic magnetite nanoparticles (CMN). Materials and methods. For this purpose, the synthesis of 15 nm CMN modified with biocompatible copolymer plurlonic F127 was carried out. Synthesized CMN and their water colloids were characterized by a complex of physicochemical methods of analysis. Then, using MRI a study of the effectiveness of contrasting of various tumor types after intravenous administration of CMN aqueous colloids was made. Three models of mouse tumors were used for a comprehensive assessment of obtained results: breast cancer 4T1, colon cancer CT-26 and melanoma B16. MRI studies were performed prior to the administration of the particles, and also after 15 min, 6 hours and 24 hours after injection in T2-weighted regime in two mutually orthogonal projections. Results. The analysis of the obtained results showed that the most effective accumulation of particles was found in the 4T1 (100%) and B16 (57%) models, and in the case of CT-26 model the accumulation efficiency was 50% due to the effect of the permeability of blood vessels.