УДК 537.635

Исследование новой фторуглеродной эмульсии методами 19F МРТ и 19F ЯМР спектроскопии

в сравнении с препаратом Перфторан® в сильном магнитном поле 7 Тл

 

М. В. Гуляев¹, А. В. Кузнецова¹, Л. Л. Гервиц², Ю. А. Пирогов¹

¹ Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

² Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН

 

Статья поступила в редакцию 1 декабря 2016 г.

 

Аннотация. В работе методами ¹⁹F ЯМР спектроскопии и ¹⁹F МРТ в экспериментах in vivo исследована новая фторуглеродная эмульсия, состоящая из смеси двух олигомерных монобромидов перфторированных простых эфиров и перфтордекалина. В отличие от ¹⁹F спектра ЯМР препарата Перфторан® на спектре нового вещества наблюдается интенсивный одиночный пик, образованный 9 и 12 магнитно-эквивалентными ядрами фтора-19 смеси двух олигомерных монобромидов перфторированных простых эфиров, что создает благоприятные условия для проведения ¹⁹F МРТ сканирования. Показано, что для получения ¹⁹F МРТ изображений новой эмульсии с таким же отношением сигнал/шум, как и для препарата Перфторан®, с помощью импульсной последовательности 3D RARE, требуется в 2,5 раза меньше времени при одних и тех же параметрах сканирования. С помощью ¹⁹F ЯМР спектроскопии in vivo на лабораторных животных (крысах Wistar) проведены исследования по определению динамики выведения перфторуглеродов новой эмульсии: время полувыведения пертфордекалина составляет порядка семи дней, в то время как количество ядер фтора-19 в смеси двух олигомерных монобромидов перфторированных простых эфиров за 14 дней наблюдения практически не изменилось.

Ключевые слова: ¹⁹F ЯМР спектроскопия, ¹⁹F МРТ, фторуглеродная эмульсия, Перфторан®.

Abstract. The first fluorocarbon emulsion synthesized from perfluorocarbons (PFCs) and used in clinical medicine in Russia was the drug Perftoranum® - blood substitute with an effective gas transportation function. Despite of the fact that its composition contains a large number of fluorine-19 nuclei, the contribution to the resultant ¹⁹F NMR signal in a strong magnetic field is given by only small part of the summery amount of fluorine nuclei – because chemical shifts are increased in a high magnetic field, it is necessary to use the selective excitation method. In addition, most of these nuclei are magnetically nonequivalent, so it is also problematically to obtain ¹⁹F MR images – chemical shift artifacts may appear. As a result, it requires quite a lot of time – at least 20 minutes for obtaining acceptable quality ¹⁹F MR images of the drug Perftoranum®. The presence of magnetically equivalent nuclei of fluorine-19 in a substance greatly simplifies obtaining its ¹⁹F MR images. In this case, on the ¹⁹F spectrum NMR will be observed a single intense peak that creates favorable conditions for an MRI scanning – the signal/noise ratio that allows obtaining ¹⁹F MR images with higher contrast in less time will be significantly increased. The presence of 9 and 12 magnetically equivalent fluorine-19 nuclei at the mixture of two oligomeric monobromide perfluorinated ethers forms such singlet spectral peak. With help of ¹⁹F NMR and ¹⁹F MRI experiments in vivo, this paper studies a  new fluorocarbon emulsion that has been synthesized on the base of mixing mentioned substance and perfluorodecalin. The presence of a single intense singlet on its ¹⁹F NMR spectrum allows obtaining ¹⁹F MR images of the quality comparable with the drug Perftoranum® one but in 2.5 times faster than for the Perftoranum® with the same scanning parameters. By NMR spectroscopy in vivo with laboratory animals (rats Wistar), studies on determining dynamics of the PFCs removal from animal organism in the case of the new emulsion were carried out. It was shown that the half-life time of perfluorodecalin removal is approximately 7 days, while during the significantly longer observation time (14 days), the amount of fluorine-19 nuclei in the mixture of two oligomeric monobromide perfluorinated ethers virtually unchanged.

Keywords: ¹⁹F NMR spectroscopy, ¹⁹F MRI, perfluorocarbon emulsion, Perftoranum®.