Если щитовидная железа не работает правильно, или если опухоль присутствует, в операции можно нуждаться, чтобы удалить все или часть железы. В то время как щитовидная железа и паращитовидные железы могут быть расположены перед операцией через ультразвук, когда-то пациент находится на хирургах операционного стола, имеют только их глаза и знание анатомии, чтобы помочь им отличить эти важные гланды от других тканей в теле. Неспособность сделать так может привести к неполному удалению щитовидной железы или непреднамеренного повреждения паращитовидных желез, которые могут вызвать хронически низкие уровни кальция.Теперь, исследователи, финансируемые Национальным Институтом Биомедицинского Отображения и Биоинженерии (NIBIB), развивались, два почти инфракрасных (NIR) противопоставляют агентов, которые эффективно подняты щитовидной железой и гландами паращитовидной железы после внутривенной инъекции.
Исследователи проверили контрастных агентов у крыс и свиней и показали, что они могли использоваться, чтобы помочь отличить щитовидную железу и гланды паращитовидной железы от окружающей ткани и друг от друга. Их результаты появились в выпуске 5 января 2015 Медицины Природы.«Надлежащая идентификация щитовидной железы и гланд паращитовидной железы во время операции на голове и шее очень важна для предотвращения случайной травмы, но представляет собой значительную проблему из-за их небольшого размера и изменений в месте от пациента пациенту», говорит Ричард Конрой, доктор философии, директор по Разделению прикладной науки & Технологии в NIBIB. «У инновационного дизайна и оптимизации этих контрастных агентов есть потенциал, чтобы привести к развитию других определенных для ткани мелких агентов контраста молекулы. Это – яркий пример того, как инвестирование в развитие новых технологий формирования изображений может помочь преодолеть существующие проблемы в медицине».
После внутривенной инъекции новые контрастные агенты подняты щитовидной железой и паращитовидными железами, где они испускают различные длины волны света NIR. Хотя этот свет невидим для невооруженного глаза, он может быть легко замечен использующий особенно разработанную камеру NIR под названием FLARE®. Камера FLARE® снимает цветное видео хирургического сайта и также захватывает две длины волны NIR, чтобы создать уникальное представление, в который ткани, которые подняли контрастный жар агентов ярко.
В их экспериментах на крысах и свиньях, исследователи использовали FLARE®, чтобы визуализировать щитовидную железу и паращитовидную железу одновременно.Развитие контрастных агентов было во главе с Джоном В. Франджони, Доктором медицины, доктором философии, профессором Медицины в Медицинской школе Гарварда, и Хак Су Чоем, доктором философии, Адъюнкт-профессором Медицины в Медицинской школе Гарварда, с химическим синтезом, выполненным в Университете штата Джорджия в лаборатории Мэджеда Хенэри, доктор философии Франджони – также генеральный директор Curadel, компания, которую он начал в 2014 с целью развития NIR, противопоставляет агентов и системы отображения, чтобы помочь хирургам определить гланды, кровеносные сосуды, нервы, лимфатические узлы и опухоли во время операций.
«Мы даем хирургам способность найти эти структуры через кровь и через ткань, и при этом, мы приносим хирургию в 21-й век», говорит Франджони.Новый тип контраста NIRНовая щитовидная железа и паращитовидная железа контрастируют, агенты значительно отличаются от актуальнейших веществ контраста NIR, которые состоят из двух отдельных соединенных молекул: молекула, которая испускает флуоресцентный сигнал, названный fluorophore, и антителом или маленькой молекулой, которая предназначается для ткани интереса.
«Вы можете думать о fluorophore как о лампочке», говорит Франджони. «Обычный способ создать целенаправленный fluorophore состоит в том, чтобы взять лиганд планирования, такой как антитело, и зацепить его до лампочки, чтобы создать новую гибридную молекулу. Это – способ, которым люди делали его в течение 50 лет».Но гибридные молекулы имеют тенденцию быть большими, и большие молекулы легко не очищены телом. Это – проблема, говорит Франджони, потому что, когда флуоресцентные молекулы введены в кровь, только небольшая часть поднята тканью интереса; остальные продолжают циркулировать через кровь, пока не фильтровано или почками или печенью и выделенный от тела.
Если молекула будет слишком большой, чтобы быть фильтрованной, это останется в кровотоке и продолжит испускать флуоресцентный сигнал. Этот второстепенный сигнал делает его тяжелее для хирургов, чтобы видеть сигнал быть испущенным от структуры интереса.
С новым типом контрастных агентов компонент планирования включен непосредственно в химическую структуру fluorophore, чтобы уменьшить полный размер и поощрить разрешение. «Мы в основном вскрываем противоречия в молекуле планирования на маленькие кусочки и рассеиваем их вокруг fluorophore так, чтобы в трех измерениях это была очень компактная молекула», говорит Франджони, который выдумал новую договоренность «врожденное от структуры планирование».В то время как это походит на простую химическую перестановку, есть на самом деле существенное количество метода проб и ошибок, который входит в процесс. Поэтому исследователи не знают заранее, какие химические предприятия добавить вокруг fluorophore или как устроить их, чтобы достигнуть оптимального планирования.
Вместо этого они создают библиотеку нескольких сотен fluorophores с изменением химических дополнений и трехмерного conformations и затем проверяют каждого у мышей, чтобы видеть, которые подняты определенными тканями в теле.«Мы нашли молекулы, у которых есть внедрение к определенным органам и тканям, которые мы никогда, возможно, не предсказывали, и конечно, возможно, не проектировали», говорит Франджони. «Это довольно замечательно».Франджони говорит, что другое преимущество единственной молекулы в противоположность большей гибридной молекуле состоит в том, что в будущем будет менее трудно произвести.«Намного легче сделать единственную молекулу вместо того, чтобы иметь необходимость сделать лампочку и сделать молекулу планирования и соединить два.
Для тех из нас, кто разрабатывает лекарства для коммерциализации, это – грандиозное предприятие. Если Вы можете сократить количество шагов в половине, это огромно».
В дополнение к щитовидной железе и контрастам отображения паращитовидной железы, Франджони и Чой особенно взволнованы другой единственной молекулой агент NIR, которого они недавно развивали, чтобы осветить хрящ. Франджони предсказывает, что агент будет полезен для исследователей, которые проверяют способы восстановить хрящ, предоставляя им средство неагрессивно контролировать новый рост хряща в животных со временем.
Такие возможности значительно сократили бы количество животных, необходимых в этих типах исследований.