醫學新發現 成大化學系教授葉晨聖 研發奈米膠囊型顯影劑
【台南訊】國立成功大學化學系葉晨聖教授與蘇家豪博士研發第一個利用合金結構的奈米材料作為磁振造影之Au3Cu1奈米膠囊型顯影劑，並結合臺大電機系陳志宏教授的小動物磁振造影技術，於動物實驗結果發現Au3Cu1 之奈米顯影劑會對生物體的血管產生對比顯影的功能，預期Au3Cu1之奈米顯影劑將可發展為血管造影試劑(blood pool agents)。此研發成果亦發表於化學界的頂尖期刊”美國化學會誌”(Journal of the American Chemical Society)。
Au3Cu1奈米膠囊型顯影劑不僅提供現行的離子型與粒子型顯影劑之外的另一種選擇，再者，奈米膠囊也可進一步提供藥物裝載、標定、與遞送的功能。讓顯影劑不只是有顯影的作用，還具有藥物的功能，此研發成果不啻是醫學上的一大突破，對生醫分子影像的應用更具潛力。
磁振造影(MRI)是近年來在臨床診斷上相當重要的醫學影像工具，顯影劑的使用是為了讓原本不顯像或者是顯像不清楚之部位可清晰地顯像。由成大化學系葉晨聖教授與化學系蘇家豪博士所發展的奈米膠囊型顯影劑，是目前第一個利用合金結構的奈米材料作為磁振造影（magnetic resonance imaging，MRI）之顯影劑。
不同於現行的離子型與粒子型顯影劑，Au3Cu1 奈米膠囊型顯影劑具有較大的表面積，使得有更多的水分子與其材料表面接觸，進而影響水分子的緩解，並產生對比顯影的效果。此外，藉由奈米膠囊結構未來亦可發展為藥物裝載、標定、與遞送的功能，這是跟以往的顯影劑有所不同的地方，也提供與現行臨床使用藥物外的另一個選擇。
核磁共振造影在醫學影像診斷上已是一個相當重要的非侵入式影像平台。磁振造影偵測於生物醫學上的應用主要是觀測生物體中水的氫原子訊號，即可同時顯現氫原子的空間分佈與分佈密度，其影像區域的訊號變化與水分子存在的量或分佈有關。然而，為了使影像對比變化更為顯著，利用磁振造影顯影劑來增加欲觀測之特定組織或病灶區域之氫原子的緩解時間，造成該特定部位或區域於影像上有明顯的對比，以達到醫學影像診斷的目的。
葉晨聖教授與蘇家豪博士所研發的奈米膠囊型顯影劑是由Au3Cu1奈米殼層粒子組成的一新型態之雙金屬磁振造影顯影劑。此一具有多孔洞性之 Au3Cu1奈米空球，平均粒徑為48.9 ±19.1 nm，並於粒子表面進行修飾，進而形成一Au3Cu1之奈米膠囊的結構材料，使具多孔洞性的Au3Cu1之奈米空球可以廣泛地應用於藥物搭載、藥物釋放、或是修飾生物分子應用於細胞、組織標定以做為生醫分子影像之奈米探針。
為進一步證明Au3Cu1奈米膠囊於磁振造影的應用，葉晨聖教授亦與陳志宏教授將Au3Cu1奈米膠囊用於生物體內之核磁共振影像的偵測。在生物體內的磁振造影中，發現Au3Cu1 之奈米顯影劑會對生物體的血管產生對比顯影的功能，此一結果可以預期Au3Cu1之奈米顯影劑可作為於磁振造影（MR）血管造影試劑(blood pool agents)。
尤其，在注射Au3Cu1奈米膠囊前與注射後的T1加權影像中，可發現老鼠心臟區域的影像訊號因Au3Cu1奈米膠囊的注射而產生正相對比的顯影效果。且由 T1加權影像中的變化可以觀察到當在Au3Cu1奈米顯影劑注射的第0小時其心臟區域的影像，無論是橫向(axial)或是冠狀(coronal)方向的影像均可看到因受Au3Cu1奈米膠囊的影響而使得影像變亮。隨這時間增加至2小時，其變亮的程度更為顯著。
此外，利用Color mapping 的影像處理更可清楚地發現於磁振造影（MR）影像訊號的變化(顏色越藍，表示影像訊號越亮)。在老鼠的 T2加權影像中，發現一個相當特別的現象，就是老鼠的心臟及血管區域的影像在T2加權影像下呈現變亮的情形，並於肝臟區域亦可明顯地顯示出血管的位置與型態，隨著注射後的時間增加至2小時，其影像變亮的程度更為提高。由磁振造影的結果可以得知Au3Cu1奈米顯影劑無論是在心臟區域或是肝臟血管均可以有相當不錯的對比顯影的效果。
在生物毒性方面，該研究團隊利用細胞毒性與動物存活測試發現，該Au3Cu1奈米膠囊型顯影劑在適當劑量下於動物注射後六週並沒有產生明顯的副作用，且顯影劑於注射後3至4小時即會隨著尿液排出體外。
奈米材料或是奈米顆粒的發展對於藥物治療及應用是一相當具有潛力的研究領域。綜觀目前生醫奈米的應用發展，奈米材料已廣泛地應用在基因治療，藥物遞送，影像醫學，以及新型態藥物開發技術上。然而，針對奈米醫學診斷(nanodiagnostics)或是分子醫學影像(molecular imaging)其主要的目的是希望針對疾病做到早期診斷以增加治癒的機會，並將醫學影像的應用層級由單純的解剖影像推進至分子影像的層次。因此，奈米顆粒的應用在分子醫學影像上提供了一個相當獨特的技術平台，藉由奈米材料的特性可將此一技術平台應用於細胞追蹤(cellular tracking )，病灶區域標定診斷(targeted diagnostic)，及醫學影像的追蹤與治療(image-monitored therapy)
核磁共振造影檢查的應用廣泛，掃描檢出的疾病包括中樞神經系統、骨骼神經系統、腹部及胸腔等，也可以用於血管攝影及膽道攝影診斷。目前可經核磁共振掃描檢出的疾病包括多發性硬化症、長期下背痛、惡性腫瘤、中樞神經感染疾病、先天性脊髓畸形、心臟血管疾病、新生兒代謝疾病、老年人退化性疾病、孕婦胎兒影像、腦功能性影像、腦微灌流影像、腦微擴散影像、三度空間重建影像、氫質子化學位移影像、脊椎脂肪抑制影像、腦脊髓液動態影像、腦下腺高解析動態灌流影像、腹部疾病如血管瘤肝癌等動態灌流影像、直腸攝護線高解析造影、肝膽胰道造影、心肺血管造影、乳房動態灌注影像等軟組織病變等。此外，外科醫生還可以利用「磁振造影」科技繪製路線圖，做為動手術的指引。此一科技可以讓醫生在手術前獲得許多有關病人病況的資訊。
Au3Cu1奈米膠囊型顯影劑不僅提供現行的離子型與粒子型顯影劑之外的另一種選擇，再者，奈米膠囊也可進一步提供藥物裝載、標定、與遞送的功能。讓顯影劑不只是有顯影的作用，還具有藥物的功能，此研發成果不啻是醫學上的一大突破，對生醫分子影像的應用更具潛力。
磁振造影(MRI)是近年來在臨床診斷上相當重要的醫學影像工具，顯影劑的使用是為了讓原本不顯像或者是顯像不清楚之部位可清晰地顯像。由成大化學系葉晨聖教授與化學系蘇家豪博士所發展的奈米膠囊型顯影劑，是目前第一個利用合金結構的奈米材料作為磁振造影（magnetic resonance imaging，MRI）之顯影劑。
不同於現行的離子型與粒子型顯影劑，Au3Cu1 奈米膠囊型顯影劑具有較大的表面積，使得有更多的水分子與其材料表面接觸，進而影響水分子的緩解，並產生對比顯影的效果。此外，藉由奈米膠囊結構未來亦可發展為藥物裝載、標定、與遞送的功能，這是跟以往的顯影劑有所不同的地方，也提供與現行臨床使用藥物外的另一個選擇。
核磁共振造影在醫學影像診斷上已是一個相當重要的非侵入式影像平台。磁振造影偵測於生物醫學上的應用主要是觀測生物體中水的氫原子訊號，即可同時顯現氫原子的空間分佈與分佈密度，其影像區域的訊號變化與水分子存在的量或分佈有關。然而，為了使影像對比變化更為顯著，利用磁振造影顯影劑來增加欲觀測之特定組織或病灶區域之氫原子的緩解時間，造成該特定部位或區域於影像上有明顯的對比，以達到醫學影像診斷的目的。
葉晨聖教授與蘇家豪博士所研發的奈米膠囊型顯影劑是由Au3Cu1奈米殼層粒子組成的一新型態之雙金屬磁振造影顯影劑。此一具有多孔洞性之 Au3Cu1奈米空球，平均粒徑為48.9 ±19.1 nm，並於粒子表面進行修飾，進而形成一Au3Cu1之奈米膠囊的結構材料，使具多孔洞性的Au3Cu1之奈米空球可以廣泛地應用於藥物搭載、藥物釋放、或是修飾生物分子應用於細胞、組織標定以做為生醫分子影像之奈米探針。
為進一步證明Au3Cu1奈米膠囊於磁振造影的應用，葉晨聖教授亦與陳志宏教授將Au3Cu1奈米膠囊用於生物體內之核磁共振影像的偵測。在生物體內的磁振造影中，發現Au3Cu1 之奈米顯影劑會對生物體的血管產生對比顯影的功能，此一結果可以預期Au3Cu1之奈米顯影劑可作為於磁振造影（MR）血管造影試劑(blood pool agents)。
尤其，在注射Au3Cu1奈米膠囊前與注射後的T1加權影像中，可發現老鼠心臟區域的影像訊號因Au3Cu1奈米膠囊的注射而產生正相對比的顯影效果。且由 T1加權影像中的變化可以觀察到當在Au3Cu1奈米顯影劑注射的第0小時其心臟區域的影像，無論是橫向(axial)或是冠狀(coronal)方向的影像均可看到因受Au3Cu1奈米膠囊的影響而使得影像變亮。隨這時間增加至2小時，其變亮的程度更為顯著。
此外，利用Color mapping 的影像處理更可清楚地發現於磁振造影（MR）影像訊號的變化(顏色越藍，表示影像訊號越亮)。在老鼠的 T2加權影像中，發現一個相當特別的現象，就是老鼠的心臟及血管區域的影像在T2加權影像下呈現變亮的情形，並於肝臟區域亦可明顯地顯示出血管的位置與型態，隨著注射後的時間增加至2小時，其影像變亮的程度更為提高。由磁振造影的結果可以得知Au3Cu1奈米顯影劑無論是在心臟區域或是肝臟血管均可以有相當不錯的對比顯影的效果。
在生物毒性方面，該研究團隊利用細胞毒性與動物存活測試發現，該Au3Cu1奈米膠囊型顯影劑在適當劑量下於動物注射後六週並沒有產生明顯的副作用，且顯影劑於注射後3至4小時即會隨著尿液排出體外。
奈米材料或是奈米顆粒的發展對於藥物治療及應用是一相當具有潛力的研究領域。綜觀目前生醫奈米的應用發展，奈米材料已廣泛地應用在基因治療，藥物遞送，影像醫學，以及新型態藥物開發技術上。然而，針對奈米醫學診斷(nanodiagnostics)或是分子醫學影像(molecular imaging)其主要的目的是希望針對疾病做到早期診斷以增加治癒的機會，並將醫學影像的應用層級由單純的解剖影像推進至分子影像的層次。因此，奈米顆粒的應用在分子醫學影像上提供了一個相當獨特的技術平台，藉由奈米材料的特性可將此一技術平台應用於細胞追蹤(cellular tracking )，病灶區域標定診斷(targeted diagnostic)，及醫學影像的追蹤與治療(image-monitored therapy)
核磁共振造影檢查的應用廣泛，掃描檢出的疾病包括中樞神經系統、骨骼神經系統、腹部及胸腔等，也可以用於血管攝影及膽道攝影診斷。目前可經核磁共振掃描檢出的疾病包括多發性硬化症、長期下背痛、惡性腫瘤、中樞神經感染疾病、先天性脊髓畸形、心臟血管疾病、新生兒代謝疾病、老年人退化性疾病、孕婦胎兒影像、腦功能性影像、腦微灌流影像、腦微擴散影像、三度空間重建影像、氫質子化學位移影像、脊椎脂肪抑制影像、腦脊髓液動態影像、腦下腺高解析動態灌流影像、腹部疾病如血管瘤肝癌等動態灌流影像、直腸攝護線高解析造影、肝膽胰道造影、心肺血管造影、乳房動態灌注影像等軟組織病變等。此外，外科醫生還可以利用「磁振造影」科技繪製路線圖，做為動手術的指引。此一科技可以讓醫生在手術前獲得許多有關病人病況的資訊。
瀏覽數:
分享
