Maria Ahrén disputerade i november på Linköpings universitet. Hon presenterade en avhandling om design och utveckling av nanopartiklar. Målet är att producera ett nytt lovande kontrastmedel för magnetresonanstomografi (MRT).
Den lilla storleken hos nanopartiklar gör att partikelns yta är mycket stor i förhållande till sin volym. När ett material skalas ned i dimension till nano-området, förändras också de elektriska, magnetiska och optiska egenskaperna. Nanopartiklars unika egenskaper kan med fördel tillämpas i en rad applikationer i både medicinska och tekniska produkter.
Injicerbara kontrastmedel
Injicerbara kontrastmedel används idag vid magnetresonanstomografiska undersökningar av den mänskliga kroppen för att öka kontrasten mellan olika vävnader. Kontrastmedlen är vanligtvis uppbyggda av gadoliniumjoner som bundits hårt till organiska molekyler för att undvika toxiska reaktioner och biverkningar.
Gadoliniumjonerna har ett magnetiskt moment och därmed förmågan att påverka/koppla till väteatomerna i kroppen. Det är denna påverkan som i sin tur ger upphov till ökad bildkontrast.
Maria Ahrén har just presenterat sin doktorsavhandling, och är medarbetare i professor Kajsa Uvdals forskargrupp Molekylär Ytfysik och Nanovetenskap vid Linköping Universitet.
Maria Ahrén visar i sitt avhandlingsarbete på möjligheten att samla ett stort antal gadoliniumjoner i en nanopartikel för att på så sätt öka påverkan på kontrasten i MRT-bilder. Design av dessa paramagnetiska nanopartiklar och ytmodifiering av dem med hjälp av inbindning av organiska molekyler på ytan, är av största vikt i detta forskningsarbete.
En stor del av avhandlingsarbetet har fokuserats på karaktärisering av nanopartiklarnas storlek, struktur och molekylära sammansättning. De magnetiska egenskaperna hos partiklarna har studerats liksom deras stabilitet och förmåga att fungera som ett kontrastmedel.
Det långsiktiga målet med arbetet är att skapa målsökande nanoprober med goda kontrastegenskaper och som är specifika och multifunktionella med möjlighet att selektivt binda till speciella celler eller vävnader
Magnetiska material
I flera av studierna som ingår i avhandlingen kombineras de magnetiska materialen med material som är fluorescenta, d.v.s. som när de blir belysta med ljus av en energi (färg) kan avge ljus av en annan energi (färg). Zinkoxid är ett exempel på ett fluorescent material som absorberar ljus inom UV området och emitterar ljus inom UV och i det synliga området.
– Bland de tänkbara applikationerna finns möjligheten att märka in celler eller vävnader med zinkoxid för att sedan studera dessa med hjälp av mikroskopi. De zinkoxidnanopartiklar som studerades har en nanopartikelyta som är täckt med gadolinium, och de har därför också magnetiska egenskaper och förmågan att fungera även som kontrastmedel för MRT, skriver Maria Ahrén i sin avhandling.
Design, karakteristering och ytmodifiering av nanopartiklar följs i Maria Ahréns avhandling upp av studier av interaktionen mellan nanopartiklar och flera olika typer av celler, däribland neutrofila granulocyter (vita blodkroppar) och THP-1 celler. Neutrofiler är celler som kan aktiveras i vårt försvar mot kroppsfrämmande objekt och kan därför användas som ett känsligt modellsystem för att utvärdera hur/om nanopartiklarna aktiverar immunförsvaret och vilken roll olika ytfunktionaliseringar spelar. Viabiliteten, d.v.s. cellernas överlevnadsgrad undersöks också.
– Det långsiktiga målet med arbetet är att skapa målsökande nanoprober med goda kontrastegenskaper och som är specifika och multifunktionella med möjlighet att selektivt binda till speciella celler eller vävnader. Med det målet i sikte ökar möjligheten att använda låga doser av nanoprober och att i framtiden lättare kunna identifiera och diagnosticera olika sjukdomstillstånd, till exempel tumörvävnad, i ett tidigare skede än vad som idag är möjligt, konstaterar Maria Ahrén.
