Här skapas nästa generations kontrastmedel

Vid undersökningar med hjälp av magnetkamera används ofta ett kontrastmedel som innehåller gadolinium, en sättsynt jordartsmetall med goda magnetiska egenskaper. På senare år har dock amerikanska hälsovårdsmyndigheter höjt ett varnande finger för att gadolinium, trots de små kvantiteterna, skulle kunna påverka kroppen negativt. Stora insatser görs därför världen runt för att hitta nästa generations kontrastmedel, som både ger bilder med god konstrast och som är än mer skonsamt för kroppen. Själva magnetkameraundersökningen är annars helt smärtfri och skadar inte kroppen på annat vis.

Antioxidanta egenskaper

Peter Eriksson har nyligen disputerat vid avdelningen Molekylär ytfysik och nanovetenskap, Linköpings universitet, en forskning som bedrivs i gränslandet mellan fysik, kemi, biologi och bildvetenskap. I sin avhandling visar Peter Eriksson hur han genom att integrera gadolinium in i kristallstrukturen hos nanopartiklar i ceriumoxid får fram partiklar som både är antioxidanta och ger effektivare kontrastverkan.

Oxidativ stress orsakad av för många fria syreradikaler anses idag vara en av orsakerna till att inflammatoriska sjukdomar som Alzheimer och Parkinson startas och utvecklas. Intresset i forskarvärlden är därför stort att hitta nanopartiklar med just antioxiderande egenskaper, partiklar som tar hand om de fria syreradikalerna.

– De antioxidanta egenskaperna kommer från att cerium kan reduceras och oxideras i närvaro av fria syreradikaler och de kontrasthöjande egenskaperna för MRI kommer från gadoliniums magnetiska egenskaper, förklarar Peter Eriksson.

I nästa steg har han också bäddat in nanopartiklarna av gadolinium och ceriumoxid i ett mjukt skyddande hölje av dextran, dels för att skydda kärnan och dels för att öka biokompabiliteten.

Skräddarsydda och målsökande

Peter Eriksson Foto Anna Nilsen– Sällsynta jordartsmetaller, som gadolinium och cerium, är intressanta eftersom deras unika elektriska, magnetiska och optiska egenskaper beror på storleken. Med modern nanoteknik kan vi kombinera dem och få fram skräddasydda egenskaper. Här har vi visat att nanopartiklar av cerium och gadolinium ger en kombination av både antioxidativa egenskaper och goda diagnostiska egenskaper. Det är därför en bra kandidat till att bli nästa generations kontrastmedel för MRI, säger Peter Eriksson.

Nanopartiklar i ceriumoxid är, förutom att de är antioxidanta, ett bra bärarmaterial även av andra sällsynta jordartsmetaller. Nya försök görs nu också att utrusta nanopartiklarna med funktionella grupper av partiklar, skräddasydda för att kunna söka upp ett specifikt mål, exempelvis en sjuk vävnad. Tanken är att nanopartiklarna både ska vara inflammationsdämpande och bidra till en hög kontrast i den specifika vävnaden vid MRI.

Forskningen har i huvudsak finansierats av Vetenskapsrådet, den strategiska satsningen på avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse samt centrum för nanovetenskap CeNano vid Linköpings universitet.

Avhandlingen: Cerium Oxide Nanoparticles and Gadolinium Integration, Synthesis, Characterization and Biomedical Applications, Peter Eriksson, Institutionen för fysik, kemi och biologi, IFM, Linköpings universitet 2019.
Huvudhandledare är professor Kajsa Uvdal.