作者：Amanda Siegfried，德克萨斯大学达拉斯分校

德克萨斯大学达拉斯分校的研究人员将一种旧的核磁共振造影剂与一种植物病毒相连，并将其包裹在一个保护性的化学笼子里，从而为它注入新的活力。

耶利米·加森史密斯博士说，这一新的战略旨在开发一种完全有机和可生物降解的化合物，从而消除在造影剂中使用钆等重金属的必要性，2月5日，英国皇家化学学会出版的《化学科学》杂志在网上发表了一篇研究报告，该研究报告的作者是自然科学与数学学院化学与生物化学副教授。

磁共振成像是一种常用的医学成像技术，它可以让医生看到体内的软组织。当给病人注射造影剂时，一些组织，如癌症，会被更好地观察到，这会使身体的病变部位在核磁共振扫描中显示得更加明亮。在美国，唯一一类被批准用于核磁共振成像的造影剂是基于重金属钆，它通常在核磁共振成像完成后通过病人的尿液排出。

由于钆的广泛使用，钆——它能够偷偷地通过污水处理厂，越来越多地出现在大城市地区及其周围的流域。

Gasensmith说：“基于钆的造影剂使用得太多太频繁，以至于仅仅从病人的尿液中排出，金属就被释放到水资源和沉积物中。”观察到的浓度仍然很低，但是，目前还不清楚长期积累的钆对人体的影响。”

此外，对于肾功能受损、排泄造影剂困难的患者，钆会增加进一步肾损害的风险。

“出于这些原因，我们想找到一种生物相容性和生物可降解的东西，一种完全有机的，不含重金属的东西，”Gassensmith说。Gassensmith和他的同事重新研究了一种有机自由基造影剂ORCA，这之前被认为是核磁共振造影剂，但部分原因是它不够亮，在体内被抗坏血酸维生素C分解得太快。

“ORCA是一种无金属的药物，与目前的MRI技术兼容，对机体毒性小，生物降解性高。不幸的是，就其本身而言，它并不是很明亮，而且它是可生物降解的，所以使用起来不切实际。

Gassensmith的研究小组通过首先将ORCA分子连接到烟草花叶病毒的数千个对接位点，重新调整了该制剂的用途。

“由于这是一种植物病毒，它不能感染人或动物，而且很容易被肝脏分解。因为这种病毒非常大，它还允许我们把数千个ORCA分子放在彼此相邻的地方这是一个很暗的圣诞树灯和一整串很亮的圣诞树灯的区别。”

研究人员还必须保护这种药物，使其在体内能够持续足够长的时间，以便在核磁共振成像中使用。

“我们把ORCA放进笼子里，这是以前没有人做过的，”加森史密斯说。

具体来说，他们制作了一种叫做葫芦的中空化学结构，之所以命名是因为它们的形状有点像南瓜（来自葫芦科植物），并将它们包裹在每个ORCA分子上。

“笼子和造影剂只是粘在一起，它们之间并没有形成化学键，”加森史密斯说它类似于钥匙和锁之间的关系。因为不存在化学键，但分子仍然粘在一起，这种方法被称为“超分子”化学，这使得我们制造的药剂成为smORCA超分子有机自由基造影剂。”

笼子的结构像一个筛子，这样水就可以到达ORCA。这是必要的，因为磁共振成像是利用人体内的水来成像的。同时，笼子阻止了更大的分子，如抗坏血酸，可以灭活ORCA。

在老鼠身上，未受保护的ORCA在大约30分钟内崩溃，而受保护的ORCA则提供了两个多小时的可见对比。

“几十年来，我们所使用的一切都经过了测试或是医学研究的一部分。“我们只是用一种新的方式把它们组合在一起，”加森史密斯说我们还有更多的工作要做，以证明我们的材料在复杂的人体环境中是稳定的，我们想看看我们是否可以将其针对特定的疾病，如癌症和其他组织异常。

“但我认为我们的结果是朝着将smORCAs发展成临床上可行的造影剂迈出的有希望的一步。”

原文链接：https://phys.org/news/2020-02-brighten-path-mri-contrast-agent.html

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