Введение. МинистерствА здравоохранения российской федерации

МинистерствА здравоохранения российской федерации

Медико-биологический факультет

Кафедра биохимии

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Чистотиной Елены Анатольевны

«Магнитные наночастицы, как средство влияния на релаксационные свойства водородосодержащих биологических сред»

Специальность-060112 «Медицинская биохимия»

Допущена к защите : " " ____ 2013 г. Работа выполнена:

Кафедра молекулярной Заведующий кафедрой фармакологии и радиобиологии

им П.В.Сергеева

биохимии, академик РАМН, МБФ РНИМУ им.Н.И.Пирогова

профессор А.И. Арчаков­­ ___________

Куратор: Научный руководитель:

Вареница А.И. , доцент_ Семейкин А.В. , к.м.н., доцент_

Москва 2013________

Оглавление

1.Введение……………………………………………………………..............5

2.Обзор литературы…………………………………………………………...7

2.1.Наночастицы магнетита, их свойства и возможности использования в фармакологии и медицине……………………………………………………….7

2.1.1. Наночастицы магнетита, основные свойства……………………............7

2.1.2.Магнитные свойства НЧОЖ. Суперпарамагнетизм и ферримагнетизм..............................................................................................10

2.2. Протонная релаксометрия …………………………………………............11

2.3. Применение наночастиц магнетита в качестве основы для контрастного средства при МРТ диагностике…………………………………………………16

2.3.1. Метод МРТ-диагностики………………………. ………………………16

2.3.2.Клиническое применение МРТ…………………………………………...17

2.3.3.Показаниями для проведения МРТ с контрастным средством…………………………………………………………………….....19

2.3.4.Противопоказания к МРТ…………………………………………………20

2.4.Классификация магнитно-резонансных контрастных средств…………...25

2.5.Взаимодействие наночастиц оксида железа с клетками. Роль стабилизации…...............................................................................................27

3.Материалы и методы……………………………………………………….31

3.1. Методика экспериментального исследования…………………………….32

3.2.Исследуемые соединения и реактивы……………………………………...31

3.3. Методика получения суперпарамагнитных и ферримагнитных

наночастиц сложного оксида железа…………………………………………...33

3.4. Просвечивающая электронная микроскопия……………………………...34

3.5.Измерения протонно-релаксационных свойств НЧОЖ…………………...34

3.6.Клеточная культура фибробластов крысы………………………………....37

3.7.МТТ-тест……………………………………………………………………..38

3.8. Методы статистической обработки данных……………………………….40

4. Результаты и их обсуждение………………………………………………41

4.1.Синтез растворов на основе наночастиц…………………………………...41

4.2.Анализ кривых спада времен релаксации………………………………….44

4.3.Оценка влияния соединений железа на жизнеспособность фибробластов МТТ-тестом……………………………………………………………………....48

Выводы……………………………………………………………………….51

Список литературы…………………………………………………………..52

Список сокращений

SPIO - суперпарамагнитный оксид железа

НЧОЖ - наночастицы оксида железа

ЯМР- ядерно-магнитный резонанс

МРТ - магнитно-резонансная томография

МРВ - магнитно-резонансная визуализация

МРКС - магнитно-резонансные контрастные средства

РЭС - ретикуло-эндотелиальная система

ГЭБ - гемато-энцефалический барьер

РЧИ - радиочастотный импульс

RV- резовист

Введение

На сегодняшний день невозможно представить современную медицину без лучевой диагностики, включающую в себя протонно-эмиссионную томографию, рентгеновскую и магнитно- резонансную томографию (МРТ). Внедрение в клиническую практику метода МРТ позволило вывести диагностические возможности медицины на качественно новый уровень. За свои работы по изучению магнитно-резонансной визуализации (МРВ) Пол С. Латербур и Питер Менсфилд получили Нобелевскую премию в 2003 году[44].

Оптимизация результатов диагностической картины достигается использованием магнитно-резонансных контрастных средств (МРКС). Визуализация с применением контрастного средства позволяет значительно увеличить объем диагностической информации, позволяя оценивать динамику патологических процессов с необходимыми временными и пространственными разрешениями, повысить разрешение и контрастность при анализе малых объектов, достоверно отличить очаги патологий от здоровых тканей[57]. Основными областями применения контрастных средств являются диагностика и идентификация онкологических образований, в том числе метастазирования, а также заболеваний сердечно-сосудистой системы.

На настоящий момент используются парамагнитные контрастные средства, содержащие гадолиний, имеющие ряд недостатков: токсичность и визуализация объектов только по одному основному параметру Т1(время спин-решеточной релаксации)[26]. В связи с чем, актуальным является разработка нового контрастного средства для МРТ – диагностики, превосходящего по функциональным свойствам уже существующие препараты.

Альтернативным контрастным средством может служить препарат, синтезированный с применением современных нанотехнологий, на основе суперпарамагнитных частиц сложного оксида железа – магнетита. Наночастицы магнитных материалов, с размером частиц соизмеримым с размером магнитного домена, при внесении их во внешнее магнитное поле, выстраиваются в нем без энергетических потерь на междоменное взаимодействие, что позволяет значительно повлиять на характерные времена протонной релаксации исследуемых сред и ключевые параметры для магнитно-резонансной визуализации. Требованием, предъявляемым к новому контрастному средству, кроме достижения необходимых релаксационных свойств, является биологическая совместимость используемых наночастиц с основными тканями организма, а также длительная стабильность водного раствора на их основе[43]. Анализ литературных данных показал, что основные свойства наночастиц, а также растворов на их основе, определяются их размером, который контролируется выбором метода и режимов их синтеза[3]. Необходимо учитывать, что практическое применение принципиально нового контрастного средства может потребовать корректировку существующих МРТ - методик анализа очагов патологий[31].

В связи с выше изложенным, целью данной работы является получение коллоидных растворов, содержащих наночастицы оксида железа различных размеров, и исследование их протонно-релаксационных свойств.

.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1) Определить режимы метода химического синтеза наночастиц сложного оксида железа с учётом требований к их функциональным свойствам.

2) Определить релаксирующую способность полученных растворов наночастиц оксида железа.

3) Определение цитотоксичности раствора наночастиц сложного оксида железа с помощью МТТ- теста.