Ksenon pomoże śledzić gadolin z kontrastu do rezonansu magnetycznego

Naukowcy z niemieckiego centrum badań nad rakiem DKFZ opracowali metodę, która dzięki spolaryzowanemu ksenonowi wykrywa gadolin – metal stosowany w kontrastach do rezonansu magnetycznego – z większą czułością niż wcześniejsze techniki oparte na MRI. Pomiar jest możliwy już w zakresie mikromolowym. Wyniki opisano w czasopiśmie „Sensors & Diagnostics”.

Po co w ogóle gadolin w rezonansie

Rezonans magnetyczny (MRI) pozwala uzyskać szczegółowy obraz wnętrza ciała bez promieniowania – wykorzystuje pola magnetyczne i fale radiowe o niskiej energii. To podstawowe narzędzie w diagnostyce i planowaniu leczenia wielu nowotworów, bo zmiany chorobowe, takie jak guzy, wyraźnie odcinają się od zdrowej tkanki.

Kontrast zapewnia gadolin. W preparatach jest on zamknięty w cząsteczce zwanej chelatem, która działa jak molekularna klatka. Dzięki swoim właściwościom magnetycznym gadolin oddziałuje z wodą w organizmie, więc tkanki bogate w wodę wyglądają na obrazie jaśniej. Środki kontrastowe z gadolinem stosuje się w niemal połowie badań MRI.

Co dzieje się z gadolinem po badaniu

Po badaniu kontrast jest wydalany przez nerki z moczem i trafia do ścieków. Gadolin pozostaje tam na długo związany w swojej chelatowej klatce. Mimo to badacze widzą pilną potrzebę stworzenia nowych, czułych metod analitycznych, które pozwolą śledzić ten pierwiastek w środowisku – nie tylko ze środków kontrastowych, ale też z procesów przemysłowych. Tak wyjaśnia Leif Schröder, kierujący zespołem z DKFZ.

Jak działa nowy czujnik

Zespół połączył dwa efekty. Po pierwsze, użył hiperpolaryzowanego ksenonu – silnie namagnesowanego gazu szlachetnego, zamkniętego w innym typie molekularnej klatki. Spin jądrowy ksenonu działa jak kwantowy czujnik i daje dwa odrębne sygnały: jeden od ksenonu związanego w klatce, drugi od ksenonu swobodnego w roztworze. Po drugie, gadolin wypiera ksenon z klatki, przez co jego sygnał słabnie, a w końcu całkiem znika.

Z osłabienia sygnału można wyliczyć stężenie gadolinu poza klatką. Jak mówi pierwsza autorka badania Hannah Gerbeth: „Z spadku sygnału ksenonu mogliśmy określić stężenie gadolinu poza klatką.” Wyniki pokazują, że klatka-sensor jest bardzo czuła w warunkach eksperymentu. Metoda pozwala też odróżnić wolny gadolin od tego związanego w chelatach, co może pomóc zarówno w klinicznym stosowaniu tego pierwiastka, jak i w wykrywaniu substancji z gadolinem w środowisku.

Co to oznacza dla pacjentów i Polski

Dla osoby idącej na rezonans nic się na razie nie zmienia: to badanie laboratoryjne, a nie nowa procedura w szpitalu. Kontrasty gadolinowe są w Polsce i innych krajach UE powszechnie stosowane, więc kwestia ich obecności w ściekach dotyczy także nas. Narzędzia pozwalające dokładnie mierzyć gadolin mogą w przyszłości ułatwić monitorowanie wód i oczyszczalni, choć na razie to dopiero fundament pod takie zastosowania.

Autorzy zapowiadają dalsze prace: chcą sprawdzić, czy czujnik sprawdzi się w innych zakresach stężeń, oraz zbadać, czy klatka wiąże selektywnie także inne jony, które mogłyby zakłócać pomiar gadolinu.

Źródło: Medical Xpress – „Xenon-based method measures key MRI contrast metal more sensitively than earlier techniques”