استفاده جدید از مس در طراحی ماده کنتراست MRI

دانشمندان کاربرد جدیدی از مس در طراحی ماده کنتراست تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) یافته‌اند که می‌تواند به ایجاد تصاویر بهتر کمک کند که به پزشکان در تشخیص آسان‌تر و ایمن‌تر شرایط بیماران کمک کند.

محققان یک محل اتصال پروتئین مس جدید را کشف کردند که در طبیعت وجود ندارد و پتانسیل استفاده در مواد کنتراست MRI را دارد که برای بهبود دید ساختارهای داخلی بدن در اسکن ها استفاده می شود.

این کشف، حکمت پزشکی مرسوم را که مس برای استفاده در مواد حاجب MRI مناسب نیست و می‌تواند به تولید عوامل تصویربرداری جدید با خطرات و عوارض جانبی کمتر نسبت به مواد حاجب رایج فعلی کمک کند، را زیر سوال می‌برد.

محققان دانشگاه های بیرمنگام و سنت اندروز و همچنین منبع نور الماس یافته های خود را در PNAS پس از ایجاد یک سایت مس بیولوژیکی بسیار گریزان متصل به اتم های اهداکننده اکسیژن در یک داربست پروتئینی.

کارشناسان دریافتند که ساختار جدید سطوح بسیار مؤثری از آرامش را نشان می‌دهد – توانایی یک ماده کنتراست برای تأثیرگذاری بر زمان آرامش پروتون‌ها، که به ایجاد تصاویر واضح‌تر و آموزنده‌تر در طول اسکن MRI کمک می‌کند.

دکتر آنا پیکوک، یکی از نویسندگان این مقاله، خواننده شیمی بیوان آلی در دانشگاه بیرمنگام، گفت: “ما یک سایت اتصال مس با زیست شناسی جدید را آماده کردیم که پتانسیل واقعی را برای استفاده در مواد کنتراست نشان می دهد و عقیده موجود مبنی بر اینکه مس برای آن نامناسب است را به چالش می کشد. استفاده در ام آر آی

با وجود اینکه مس برای استفاده در مواد حاجب MRI تا حد زیادی نادیده گرفته می‌شود، مکان اتصال ما قابلیت‌های ماده حاجب بسیار امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهد، با آرامش‌هایی برابر و برتر از عوامل Gd(III) که به طور معمول در MRI بالینی استفاده می‌شود. کشف ما یک رویکرد قدرتمند برای دسترسی به ابزارها یا عوامل جدید برای برنامه های تصویربرداری را نشان می دهد.

محققان خاطرنشان می کنند که عوامل تصویربرداری مبتنی بر مس نیز می توانند در اسکن های توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) استفاده شوند که تصاویر سه بعدی دقیقی از داخل بدن تولید می کند.

مطالعه آنها نشان می دهد که استفاده از یک سیم پیچ مصنوعی برای ایجاد محل مسی در یک داربست پروتئینی به عملکرد و عملکردی دست یافته است که معمولاً با مس مرتبط نیست.

دکتر Peacock اضافه کرد: «محل‌های فلزی که بخشی از مجموعه زیست‌شناسی نیستند در ارائه جعبه ابزار گسترده‌ای از مواد شیمیایی به طراحان پروتئین حیاتی هستند که می‌توانند از آنها برای طراحی سیستم‌های کاربردی جدید مانند قابلیت‌های تصویربرداری امیدوارکننده‌ای که در اینجا گزارش شده‌اند، استفاده کنند.»

این امر کاربردهایی را فراتر از آنچه زیست شناسی در حال حاضر قادر به انجام آن است باز می کند و برخی از مزایای استفاده از داربست های پروتئینی مینیاتوری ساده را به عنوان وسیله ای به نمایش می گذارد که با آن می توانیم مکان های اتصال فلزی جدید و شاید در حال حاضر ناشناخته را مهندسی کنیم.

در اسکنرهای MRI، بخش‌هایی از بدن در معرض یک میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرد که باعث می‌شود هسته‌های هیدروژن آب در بافت‌ها در جهت میدان مغناطیسی قطبی شوند. بزرگی قطبش اسپین شناسایی شده برای تشکیل تصویر MR استفاده می‌شود، اما با ثابت زمانی مشخص به نام زمان آرامش T1 تحلیل می‌رود.

پروتون های آب در بافت های مختلف دارای مقادیر T1 متفاوتی هستند که یکی از منابع اصلی کنتراست در تصاویر MR است. یک ماده کنتراست معمولاً کوتاه می‌شود، اما در برخی موارد، مقدار T1 پروتون‌های آب نزدیک افزایش می‌یابد – کنتراست در تصویر را تغییر می‌دهد و دید ساختارهای داخلی بدن را بهبود می‌بخشد، با ترکیبات مورد استفاده بیشتر مواد کنتراست مبتنی بر گادولینیوم (GBCAs).

گادولینیوم (به شکل Gd³⁺) اغلب به عنوان ماده حاجب استفاده می شود، اما نگرانی های زیست محیطی و ایمنی بیمار وجود دارد که اکتشاف عوامل کنتراست جدید را به یک حوزه تحقیقاتی مهم و فعال تبدیل می کند. اگرچه باید کار بیشتری برای تضمین پایداری این سایت جدید پروتئین مس انجام شود، نویسندگان مطالعه معتقدند کار آنها اولین گام امیدوارکننده به سمت طراحی مواد حاجب جدید مبتنی بر مس برای اسکن بالینی MRI است.