Signalverhalten von Gold- und Eisen-Nanopartikel-Kontrastmittel in der Magnetresonanztomografie und der Computertomografie
Seiten
2018
VVB Laufersweiler Verlag
978-3-8359-6714-4 (ISBN)
VVB Laufersweiler Verlag
978-3-8359-6714-4 (ISBN)
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Nanopartikel sind Mikropartikel mit einem Durchmesser zwischen 1 nm bis 100 nm (Mansoori, 2007). Diese können aus metallischen Werkstoffen, wie Gold, Silber oder Kobalt, aus Halbleitermaterialien, wie Cadmiumsulfid, Galliumarsenid oder Indiumphosphid und aus Isolatoren, wie Eisenoxid oder Titanoxid synthetisiert werden (Olshavsky et al., 1990, Murray et al., 1993, Guzelian et al., 1996, Brown and Hutchison, 1999, Quaroni and Chumanov, 1999, Trentler et al., 1999, Ershov et al., 2000, Hyeon et al., 2001). Durch Endozytose werden Nanopartikel in die Zellen aufgenommen und mittels Zellteilung an die Tochterzellen weitergegeben (Parak et al., 2002, Nazarenus et al., 2014). Nanopartikel sind sehr vielfältig. Sie können nicht nur zur Markierung von Zellen eingesetzt werden, sondern auch zur Behandlung von Tumoren, zur Arzneimittelfreisetzung im Körper und als Biosensoren (Johannsen et al., 2005, Giljohann et al., 2010, Yallapu et al., 2010, Maier-Hauff et al., 2011).
In der vorliegenden Arbeit werden sieben verschiedene Nanopartikel und drei weitere verschiedene Kontrastmittel in den Schnittbildverfahren Computertomografie und der Magnetresonanztomografie untersucht. Hierbei wird ein besonderes Augenmerk auf die niedrigen Konzentrationen der Nanopartikel gelegt, über die bisher keine Berichte vorliegen. Die Ergebnisse der computertomografischen Untersuchung zeigen die Möglichkeit der Darstellung von Goldnanopartikeln (AuNPs) mit einer niedrigen Goldkonzentrationen im Bereich von mg Au/ml (nM). Aufgrund ihres Signalverhaltens sind die AuNPs 25 nm (p < 0,0001), AuNPs 100 nm (p < 0,0001) und AuNRs 100 nm (p < 0,0001) bzw. die Kontrastmittel HAuCl4 (p < 0,0001), Iohexol 300 (p < 0,0001) und BaSO4 (p < 0,0001) laut den vorliegenden Messungen für die computertomografische Untersuchung geeignet und die Ergebnisse sind hoch signifikant.
Die magnetresonanztomografische Untersuchung im 1 Tesla MRT belegt die Darstellbarkeit der AuNPs 45 nm (p < 0,0001), der Fe3SO4 NPs 4 nm (p < 0,0001) und des Kontrastmittel HAuCl4 (p < 0,0001). Die Konzentration der HAuCl4 beträgt in unserer Studie g Au/ml und die Konzentration der Fe3SO4 NPs 4 nm ng Fe/L (nM). Vom Untersucher wurden subjektiv die einzelnen Sequenzen mit Hilfe einer standardisierten region of interest (ROI) ausgewertet. Für die Verfolgung der Goldnanopartikel im 1 Tesla MRT eignet sich die T1 TSE Sequenz, die T2 3D FFE Sequenz, die PD TSE Sequenz und die T2 TSE Sequenz. Die T1 TSE Sequenz weist die höchsten Signalintensitätswert gefolgt von der T2 3D FFE Sequenz auf. Die HAuCl4 kann zuverlässig mit der T1 TSE Sequenz und die T2 FFE Sequenz mit 60 Schichten detektiert werden. Für die Verfolgung der Eisenoxidnanopartikel können alle Sequenzen, die in unserer Studie Anwendung finden, genutzt werden. Jedoch lassen sich die Eisenoxidnanopartikel in den T2-gewichteten Sequenzen deutlich besser detektieren.
Unsere Untersuchungen im 3 Tesla MRT ergeben, dass die HAuCl4 (p < 0,0001) und die Fe3SO4 NPs 4 nm (p < 0,0001) für dieses Schnittbildverfahren hochsignifikant sind. Der Nachweis der HAuCl4 kann mit Hilfe der T1 Sequenz, der T2 TSE 384 Sequenz mit einer oder zwei Mittelungen und der T2 TSE 320 Sequenz erfolgen. Die Verfolgung der Fe3SO4 NPs 4 nm wird durch die T1 Sequenz, die T2 TSE 384 Sequenz mit einer oder zwei Mittelungen und die T2 TSE 320 Sequenz gewährleistet. Wie bereits in der Untersuchung im 1 Tesla MRT beschrieben, lassen sich die Eisenoxidnanopartikel am besten in den T2-gewichteten Sequenzen detektieren.
Mit unserer Studie konnte gezeigt werden, dass auch geringe Konzentrationen an Gold (mg Au/ml (nM)) und Eisen (ng Fe/L (nM)), im Vergleich zu kommerziellen Kontrastmitteln, zufriedenstellende Signalintensitäten in den jeweiligen Schnittbildverfahren, wie der Computertomografie und der Magnetresonanztomografie, liefern. Durch die niedrigen Konzentrationen kann angenommen werden, dass die Zellvitalität der Stammzellen nicht oder nur in engen Grenzen beeinflusst wird. Dies wäre die Basis für eine „gesunde“ Stammzellmarkierung.
In der vorliegenden Arbeit werden sieben verschiedene Nanopartikel und drei weitere verschiedene Kontrastmittel in den Schnittbildverfahren Computertomografie und der Magnetresonanztomografie untersucht. Hierbei wird ein besonderes Augenmerk auf die niedrigen Konzentrationen der Nanopartikel gelegt, über die bisher keine Berichte vorliegen. Die Ergebnisse der computertomografischen Untersuchung zeigen die Möglichkeit der Darstellung von Goldnanopartikeln (AuNPs) mit einer niedrigen Goldkonzentrationen im Bereich von mg Au/ml (nM). Aufgrund ihres Signalverhaltens sind die AuNPs 25 nm (p < 0,0001), AuNPs 100 nm (p < 0,0001) und AuNRs 100 nm (p < 0,0001) bzw. die Kontrastmittel HAuCl4 (p < 0,0001), Iohexol 300 (p < 0,0001) und BaSO4 (p < 0,0001) laut den vorliegenden Messungen für die computertomografische Untersuchung geeignet und die Ergebnisse sind hoch signifikant.
Die magnetresonanztomografische Untersuchung im 1 Tesla MRT belegt die Darstellbarkeit der AuNPs 45 nm (p < 0,0001), der Fe3SO4 NPs 4 nm (p < 0,0001) und des Kontrastmittel HAuCl4 (p < 0,0001). Die Konzentration der HAuCl4 beträgt in unserer Studie g Au/ml und die Konzentration der Fe3SO4 NPs 4 nm ng Fe/L (nM). Vom Untersucher wurden subjektiv die einzelnen Sequenzen mit Hilfe einer standardisierten region of interest (ROI) ausgewertet. Für die Verfolgung der Goldnanopartikel im 1 Tesla MRT eignet sich die T1 TSE Sequenz, die T2 3D FFE Sequenz, die PD TSE Sequenz und die T2 TSE Sequenz. Die T1 TSE Sequenz weist die höchsten Signalintensitätswert gefolgt von der T2 3D FFE Sequenz auf. Die HAuCl4 kann zuverlässig mit der T1 TSE Sequenz und die T2 FFE Sequenz mit 60 Schichten detektiert werden. Für die Verfolgung der Eisenoxidnanopartikel können alle Sequenzen, die in unserer Studie Anwendung finden, genutzt werden. Jedoch lassen sich die Eisenoxidnanopartikel in den T2-gewichteten Sequenzen deutlich besser detektieren.
Unsere Untersuchungen im 3 Tesla MRT ergeben, dass die HAuCl4 (p < 0,0001) und die Fe3SO4 NPs 4 nm (p < 0,0001) für dieses Schnittbildverfahren hochsignifikant sind. Der Nachweis der HAuCl4 kann mit Hilfe der T1 Sequenz, der T2 TSE 384 Sequenz mit einer oder zwei Mittelungen und der T2 TSE 320 Sequenz erfolgen. Die Verfolgung der Fe3SO4 NPs 4 nm wird durch die T1 Sequenz, die T2 TSE 384 Sequenz mit einer oder zwei Mittelungen und die T2 TSE 320 Sequenz gewährleistet. Wie bereits in der Untersuchung im 1 Tesla MRT beschrieben, lassen sich die Eisenoxidnanopartikel am besten in den T2-gewichteten Sequenzen detektieren.
Mit unserer Studie konnte gezeigt werden, dass auch geringe Konzentrationen an Gold (mg Au/ml (nM)) und Eisen (ng Fe/L (nM)), im Vergleich zu kommerziellen Kontrastmitteln, zufriedenstellende Signalintensitäten in den jeweiligen Schnittbildverfahren, wie der Computertomografie und der Magnetresonanztomografie, liefern. Durch die niedrigen Konzentrationen kann angenommen werden, dass die Zellvitalität der Stammzellen nicht oder nur in engen Grenzen beeinflusst wird. Dies wäre die Basis für eine „gesunde“ Stammzellmarkierung.
| Erscheinungsdatum | 23.08.2018 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Edition Scientifique |
| Sprache | deutsch |
| Maße | 146 x 210 mm |
| Gewicht | 351 g |
| Themenwelt | Veterinärmedizin |
| Schlagworte | Doktorarbeit • Uni • Wissenschaft |
| ISBN-10 | 3-8359-6714-2 / 3835967142 |
| ISBN-13 | 978-3-8359-6714-4 / 9783835967144 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
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