七年多前，醫(yī)學(xué)、放射學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程教授Albert J. Sinusas 醫(yī)學(xué)博士與工程師團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)一種可成像聚合物，以防止心臟病發(fā)作后的不良重塑，但他們無意中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)?shù)?一種用于 X 射線成像的造影劑)被包裝在納米顆粒中時，對 X 射線的吸收更大，可能會提高能見度。

在開發(fā)這一新概念時，領(lǐng)導(dǎo)耶魯大學(xué)轉(zhuǎn)化研究成像中心 ( Y-TRIC ) 的 Sinusas 求助于生物醫(yī)學(xué)工程副教授Tarek Fahmy 博士和現(xiàn)任助理教授Dongin (Donoven) Kim 博士。俄克拉荷馬大學(xué)，以及由 NIH T32 資助的首批 Y-TRIC 學(xué)員之一，用于多模態(tài)分子和轉(zhuǎn)化心血管成像培訓(xùn)，該項(xiàng)目剛剛獲得了額外五年的資助。

耶魯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)包裝在納米顆粒中時，碘等 CT 造影劑可將 X 射線的吸收增加近一個數(shù)量級，從而提高成像和疾病表征的靈敏度，并可能降低毒性。常規(guī)造影劑。今年早些時候，Sinusas 和工程師團(tuán)隊(duì)于 2021 年 1 月 26 日獲得了這一概念的專利。

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)造影劑在納米級(幾百納米)上“聚集”或聚集時，這會以非線性方式增強(qiáng)整體對比度，簡而言之，這意味著電磁波的散射被放大. 我們還發(fā)現(xiàn)，這不僅僅是 X 射線增強(qiáng)效應(yīng)，而是一種普遍的電磁波效應(yīng)，即光波、無線電波和其他增強(qiáng)效應(yīng)，”Fahmy 說。

納米粒子的大小被認(rèn)為小于 200 納米。當(dāng)這些微小顆粒充滿碘時，它們在計(jì)算機(jī)斷層掃描 (CT) 醫(yī)學(xué)成像中發(fā)揮著重要作用。CT掃描依賴于計(jì)算機(jī)處理的X射線，在醫(yī)學(xué)成像中有廣泛的應(yīng)用。然而，研究人員一致認(rèn)為，這種診斷工具還存在由于電離輻射而導(dǎo)致發(fā)生繼發(fā)性癌癥的長期風(fēng)險(xiǎn)。通常與 X 射線成像結(jié)合使用的碘基化合物可導(dǎo)致腎功能受損患者的腎功能惡化。因此，使用這些造影劑的改進(jìn)配置可以允許以更少的輻射和更低的造影劑濃度進(jìn)行診斷成像，從而降低總體毒性。

方法

當(dāng)封裝或限制在納米顆粒中時，造影劑表現(xiàn)出不同的特性，可增強(qiáng) CT 對比度并改善成像?？梢晕崭嗟?X 射線，這將減少與高濃度這些造影劑相關(guān)的毒性。這些藥劑由部分或聚合物制成，可提供延長的循環(huán)和最小的血管滲透，并在輸送到心肌時可能延長保留時間，以改善損傷后的修復(fù)。

好處

提高靈敏度：增加 X 射線的吸收會提高對比度檢測的靈敏度，從而促進(jìn)分子靶向成像。

較低的毒性機(jī)會：靈敏度提高，可以使用較少的碘降低毒性。

與 FDA 批準(zhǔn)的納米材料整合：隨著碘在 FDA 批準(zhǔn)的聚合物中的加入，商業(yè)化的機(jī)會更大。

探索醫(yī)學(xué)影像掃描儀的診斷和治療能力

Sinusas 是 250 多篇同行評審出版物的作者，并獲得了多項(xiàng)與多模態(tài)心血管成像相關(guān)的專利。2020 年 1 月 7 日，Sinusas 與 Farhad Daghighian 博士一起開發(fā)了一種基于導(dǎo)管的可伸縮針頭系統(tǒng)的另一項(xiàng)專利，該專利是一種微創(chuàng)方法，用于檢測用于正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 掃描的分子靶向放射性示蹤劑. 這種基于導(dǎo)管的技術(shù)可用于指導(dǎo)碘化治療診斷聚合物的輸送，以預(yù)防心臟病發(fā)作后的不良重塑。

Sinusas 和John Stendahl，醫(yī)學(xué)博士，也是前 T32 實(shí)習(xí)生，現(xiàn)在正在測試基于部分的造影劑的應(yīng)用，以提高生物可吸收支架的成像能力，以及其他未來的成像技術(shù)，用于早期疾病檢測和指導(dǎo)治療。

最近，Kim 是一篇研究納米限制優(yōu)勢的論文的合著者。