Gadonanotuba
Gadonanotuby to nanorurki węglowe zawierające superparamagnetyczne skupiska jonów Gd 3+ . Są to liniowe magnesy molekularne i skuteczne środki kontrastowe do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Termin gadonanotube został wprowadzony w 2005 roku.
Przygotowanie
Dzięki dużemu momentowi magnetycznemu (µ 2 = 63 µ B 2 ) jony Gd 3+ są najpopularniejszymi środkami kontrastowymi MRI. Są toksyczne w roztworach wodnych, ale można je zneutralizować przez chelatację lub zamknięcie ich w nanorurkach węglowych lub fulerenach , w wyniku czego powstają gadonanorurki i gadofullereny. Tak przygotowane nanorurki mają końce zakryte węglem, który utrudnia ich napełnianie. Są one rozcinane przez obróbkę chemiczną i/lub ultradźwiękową, a ich ścianki boczne są chemicznie modyfikowane (sfunkcjonalizowane) w celu nadania im rozpuszczalności w wodzie i zgodności biologicznej. Następnie nanorurki poddaje się działaniu ultradźwięków w wodnym roztworze GdCl 3 w celu utworzenia gadonanorurek, w których Gd 3+ tworzy skupiska o średnicy 2–5 nm, zawierające do 10 jonów. Niewielki rozmiar klastrów jest odpowiedzialny za superparamagnetyzm i doskonałe właściwości kontrastowe gadonanorurek w MRI. Niekapsułkowany Gd usuwa się przez wielokrotne przemywanie wodą.
Właściwości i zastosowania
Gadonanorurki są podobne do gadofullerenów pod względem struktury i funkcjonalności, ale są znacznie tańsze i łatwiejsze w przygotowaniu oraz mają lepsze właściwości magnetyczne. Dla częstotliwości 20–100 MHz ich szybkość relaksacji jest 3–6 razy większa niż w przypadku gadofullerenów i około 40 razy większa niż w przypadku Magnevist , powszechnego komercyjnego środka kontrastowego do rezonansu magnetycznego. Ta różnica jest jeszcze większa przy niższych częstotliwościach. Dyspersyjność gadonanorurek w wodzie została również znacznie zwiększona, bez potrzeby stosowania środka powierzchniowo czynnego, dzięki powleczeniu powierzchni nanorurki polimerem kwasu poliakrylowego (PAA). Powleczone PAA gadonanorurki okazały się dobrymi środkami kontrastowymi do rezonansu magnetycznego po zdyspergowaniu w wodzie o fizjologicznym pH z relaksacyjnością 150 mM -1 · s -1 na jon Gd 3+ przy 1,5 T, a także zostały użyte do bezpiecznego znakowania świńskich kości mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące ze szpiku do obrazowania MRI.