寻求一个更好的对比

医学界钆造影剂和病人之间的链接是不确定的报告头痛和其他不良影响,但越来越多的引起人们的关注。因此,有一个推动新型造影剂。

磁共振成像(MRI)让我们的大脑中心的一个巨大的磁体,这分化质子磁矩的水。当这个两极分化是由射频脉冲摄动,质子在不同组织采取不同的时间放松回到平衡,给组织之间的对比。在美国,大约30%的患者进行MRI扫描也注射造影剂钆提高图像的清晰度;他们加快放松在水中的氢原子。这通常是软组织扫描和许多癌症的最佳选择,拥有超过1亿剂量在过去25年。没有广泛使用non-gadolinium选项。

这是直到2006年好。那么这些成像探测器和一个罕见但严重的和潜在的致命的疾病,肾发生的系统性纤维化(NSF),导致增厚和疤痕患者的皮肤和内脏器官的可怜的肾功能。钆甚至发现在患者的皮肤和内脏。美国食品和药物管理局发布了一个黑框警告建议谨慎肾损伤患者,建议使用三个代理的情况下严重的肾脏问题。

在造影剂钆是有毒的,所以它是多甲酸螯合配体,如二乙三胺五醋酸或队伍,以减少危险。螯合复杂通过肾脏排泄。对比剂的九个不同品牌现有的主要区别在于其螯合配位体,和债券比其他人更强一些。的观察表明,最弱的债券是线性和非离子,和最强的大环的离子,“neuroradiologist说伊曼纽尔正构醛匹兹堡大学医疗中心在美国。的两个代理债券线性和非离子发生与NSF密切相关,”他补充道,即Omniscan和OptiMARK。

肾功能较差,代理商在体内循环时间,可能允许钆离子打破和磷酸盐等与生物分子结合。NSF的发病率是最高的病人造影剂使用的螯合物最活动的惰性。几个代理商——大环的和线性的,没有明确的NSF的链接。

2014年,情况变得更加复杂,日本科学家报告钆在解剖死亡患者的大脑从来没有严重的肾脏问题。¹我们不知道临床意义有,如果有的话,“正构醛说。“我们不知道这个钆的分子形式。的少量也保留在皮肤、肝脏和骨骼的病人。似乎量随个人代理。

一些科学家已经开始讨论“家庭钆障碍”。的潜在问题是提高患者接受多个核磁共振扫描,如多发性硬化症患者或不尽全力做脑部肿瘤手术。今年,美国患者与正常肾脏曾经历了61年对比脑MRI扫描发现有显著的钆存款在她的皮肤。这种积累是不应该发生的。

无可争议的冠军

钆作品因为它有七个未配对电子,使其顺-影响的大局部磁场缩短了T₁(纵向)附近的水分子的弛豫时间。但只有Gd-based paramagentic代理是被批准用于临床。这些代理是特别有用的诊断脑肿瘤,漏水的血脑屏障的允许他们进入,和其他癌症。

但由于安全问题有一个额外的推动力来找到更好的替代或低剂量政权,尤其是避免这些药物使临床医生诊断有限的见解。行业不是大量投资来填补这个缺口,根据许多在学术界,但是无数的策略来产生新的造影剂在研究中心正在进行中。

一个选择是使用锰,股票的许多属性,使钆很棒T₁成像探测器。高自旋Mn^{2 +}包含五个未配对电子在其外d轨道,也缩短了T₁质子弛豫时间的水。彼得商队化学家和放射学教授在美国马萨诸塞州综合医院,最近报道的螯合锰与Gd^{3 +}。trans-1 2-cyclohexane连杆和pyridyl-N捐赠者中包括螯合慢Mn支柱^{2 +}离解。²在小鼠,通过不仅消除了复杂的人体肾脏肝脏,剩下不到1%后24小时内注射。商队的研究小组还fibrin-specific肽共轭复,指导它受伤的网站,提供了一个增强相当于一只老鼠最好的钆模拟动脉血栓形成模型。

极端的锰暴露会导致中枢神经系统毒性

Dipanjan锅

锰是大多数人已经将注意力转向现在的镧系元素的化学家说院长雪利酒在美国德克萨斯大学。“钆有更多的灵活性。试图让一个锰复杂,体内不会崩溃是很困难的。但体内锰是一种自然元素了。”不过,锰离子形式显示神经毒性,致命剂量的小鼠静脉注射时更易与0.3公斤。

“极端接触金属会导致中枢神经系统毒性,”解释道Dipanjan锅主任生物检测项目在美国伊利诺伊大学,他警告说,还需要重大的研究锰制剂的安全性。锅的实验室利用锰目标血凝块和图像血管破裂。关键是找出如果离子锰的泄漏是可以预防在体循环,”潘解释道。

雪莉的实验室的重点是在一类新的复合物作为特殊的顺磁化学交换饱和转移(Paracest)代理。这些结构富含氢原子。他们提供了一种间接检测方法措施的变化组织水移频的信号由于饱和质子与组织发生化学交换水。

Paracest代理复合物通常基于顺镧系元素离子除了钆,如铕。水变成了绑定到镧系元素和你选择性地激活水分子产生对比效应。但好处是,你可以打开和关闭的对比剂通过射频脉冲,”雪莉解释道。缺点是这些药物不敏感的钆,这意味着你必须把更多的身体。这将是非常令人兴奋的一天,如果我们可以,他们也同样敏感钆,”雪莉。基于过渡金属钴配合物,铁和镍也被使用。

有机的结构为Paracest部分是一个很大的区别。可以设计的信号分子敏感的乳酸和酸性的环境,可病变组织的重要标志。

笼子和hyperpolarised气体

但许多化学家认为改善提醒代理,包括Zheng-Rong陆在克利夫兰凯斯西储大学,我们。“我们知道提醒代理行为是容易和监管机构,”他说。陆正在fullerene-containing笼化合物1 nm左右,将封装钆复杂。关键是这些钆化合物不能逃脱笼子里,往往是随着笼,”陆说。他说,初步的结果显示效果可以提高至少10倍,由于增加了T₁对水的质子弛豫的影响。这些新笼化合物在多个水分子中有一个强大的影响力,这就是为什么它有一个更高的功效,”他解释说。

和其他人一样,他也寻求增加临床造影剂歧视。他添加了5个氨基酸链钆对比剂针对fibrin-fibronectin复合物转移性肿瘤的老鼠。³虽然没有现有的成像技术在诊所能辨别肿瘤或转移小于2毫米直径从健康组织,这种导航策略检测肿瘤小300µm——只是几百个细胞,陆笔记。

另一个策略是设计探针区分组织根据温度、酸度或氧含量,如氟化探测器,包含一个或多个氟原子在一个特定的频率产生共鸣。在2014年的一篇论文描述一个复杂的涉及稀土镝和氟元素的形式triflouromethyl组。几个共轭镝配合物的生物降解chitosan-based向量,而去注射后肌肉组织。⁴随着氟原子的共振频率对温度非常敏感,信号(使用光谱成像)允许当地气温是推断,“解释了镧系元素的化学家戴维·帕克在英国达勒姆大学。升高温度常常是某些炎症等疾病的特征肝脏或肾脏的纤维化。

帕克发展paramagnetically转移为质子核磁共振(Parashift)代理,与合作者在英国纽卡斯尔大学。这是一个代理,报告发生信号paramagetically移位和水等远离潜在的干扰信号。最关键的是“把观察到的标签的共振频率远离丰富的水信号”的位置和工程师复杂的调查t丁标签共鸣约20000赫兹,7特斯拉的磁场,远离共振频率,帕克解释道。重要的是,nine-hydrogent丁组放置约6.6镝或铥离子配位化合物。

“在这种情况下t丁探测共振放松很快,可以选择性的同时观察到水信号,因此双成像已经进行,”帕克说。再次,共振频率本身的温度探头的位置报告。他很乐观,他可以设计提供新的Parashift代理——在低剂量——温度和pH值的信息或阳离子浓度实时生成温度和pH值地图在关键器官。

回到迦得

核磁共振造影剂的推荐剂量通常是0.1 - -0.3更易/千克和克需要大量的提醒在诊所的药物。的毒性剂量和暴露的问题,“车队说。的另一种方法解决这个问题会使gadolinium-contrast代理更有力,所以使用剂量要低得多。许多仍然相信,最好的macrocylic代理商保持他们的钆离子。

低分子量复合物像Gd-DTPA阻碍他们relaxivity快速分子暴跌,一般2 ghz的速度,而大多数临床扫描仪操作65或130 mhz。的频率匹配方式,类似于人的接力赛跑运行比接力棒的人快100倍,”车队说。理想情况下旋转运动应该密切匹配频率你成像。各种策略一直试图分子缓慢下跌,包括使用聚合物和蛋白质和螯合物系在一起。

如果我是国王一天,我把许多造影剂从市场

院长雪利酒

钆的争论不会消失。报告已经堆积如山的钆MRI扫描进入水道欧洲和美国的城市。今年17岁在旧金山湾的一项研究发现水平ng每升,或27磅,大约14倍的背景浓度测量广泛使用在磁共振成像。⁵我不知道如果现在钆在海湾的增加对生物构成威胁,但我认为这是不太可能,”说拉塞尔•弗莱戈加州圣克鲁斯大学领导这项研究。大部分是复合物如Gd-DTPA所以可能具有生物和有毒水平中人类所食用的鱼。尽管如此,没有人认为钆污染上升应该被忽略。

这一趋势似乎仍在继续,越来越使用的医学成像。说它是一个文化问题,雪利酒。“你听到人们说“医生必须不知道他在做什么——他甚至没有核磁共振”。”对于许多放射科医生和医院员工医疗用品,使用哪种类型的钆剂并不重要,只要它是钆。

一天的如果我是国王,我把许多造影剂从市场,”雪莉说。“我已经注射钆几次,我确保我知道哪个代理。同时他和其他人继续挖掘未来替代核磁共振造影剂更好地检测癌症和其他疾病,而寻求避免毒性问题。

安东尼是一个基于科学作家王在都柏林,爱尔兰