Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nečekaný objev překvapil vědce z Institutu Maxe Plancka ve Stuttgartu: diamantové částice o velikosti nanometrů, připravené za zcela jiným účelem, zářily při experimentu s magnetickou rezonancí mnohem jasněji než skutečně používaná kontrastní látka, těžký kov gadolinium. Odezva přetrvávala i po několika dnech. Diamantový prach by se tak mohl stát i novou kontrastní látkou používanou pro magnetickou rezonanci.
Gadolinium se v NMR používá již přes 30 let. Zvyšuje jas obrazu postižených oblastí. Po proniknutí do krevního oběhu pacienta však gadolinium zasahuje nejen nádory, ale i okolní zdravé tkáně. Přetrvává hlavně v mozku a ledvinách, a to měsíce až roky po posledním podání. Dlouhodobé účinky na pacienta zatím nejsou známy. Již několik let se proto hledá vhodná alternativa.
Jelena Lazovic Zinnanti z Max Planck Institute for Intelligent Systems ze Stuttgartu vložila částice diamantu o velikosti 3 až 5 nanometrů do malých kapslí na podávání léků vyrobených ze želatiny. Chtěla, aby tyto kapsle při vystavení teplu praskly. Předpokládala, že diamantový prach se svou vysokou tepelnou kapacitou by tomu mohl pomoci. Jak uvádí, „měla jsem v úmyslu použít prach pouze k zahřátí kapslí nesoucích léčivo. Ke sledování polohy prachových částic jsem použila gadolinium. Mým cílem bylo zjistit, zda se kapsle s diamanty uvnitř budou zahřívat lépe. Při provádění předběžných testů jsem byla frustrovaná, protože gadolinium unikalo ze želatiny – stejně jako uniká z krevního oběhu do tkáně pacienta. Rozhodla jsem se proto gadolinium vynechat. Když jsem o několik dní později pořídila snímky z magnetické rezonance, k mému překvapení byly kapsle stále jasné. Ukázalo se, že diamantový prach má lepší vlastnosti pro zesílení signálu než gadolinium. To jsem vůbec nečekala.“
Diamantový prach pak vědci vstřikovali i do živých kuřecích embryí. Zjistili, že zatímco gadolinium se rozptyluje všude, diamantové nanočástice zůstaly v cévách, neunikly ven a později jasně zářily na magnetické rezonanci, stejně jako v želatinových kapslích. Příslušný fyzikální mechanismus, který stojí za těmito vlastnostmi, zatím není znám. Je např. možné, že uhlíkové atomy v nanočásticích diamantu jsou mírně paramagnetické. Částice mohou mít ve své krystalové mřížce také defekty, které je činí mírně magnetickými; proto se při zobrazování magnetickou rezonancí chovají jako kontrastní látka, obdobně jako gadolinium.
Samozřejmě je ještě ale třeba (minimálně) ověřit, zda diamantový prach sám o sobě nemůže být nějak toxický.
Jelena Lazovic et al, Nanodiamond‐Enhanced Magnetic Resonance Imaging, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202310109
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org, přeloženo / zkráceno
