ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2016, № 12 · БИОМЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

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, Россия
2 Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН, Россия
Полный текст (PDF) УДК 537.635 EDN YFYPFV

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.

  • <sup>19</sup>F МРТ
  • Перфторан®
  • <sup>19</sup>F MRI
  • Perftoranum®
  • <sup>19</sup>F ЯМР спектроскопия
  • фторуглеродная эмульсия
Abstract (in English)

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.

Для цитирования

Гуляев М.В., Кузнецова А.В., Гервиц Л.Л., Пирогов Ю.А. Исследование новой фторуглеродной эмульсии методами 19F МРТ и 19F ЯМР спектроскопии в сравнении с препаратом Перфторан® в сильном магнитном поле 7 Тл // Журнал радиоэлектроники. – 2016. – № 12.

Литература

  1. Sotak C.H., Hees P.S., Huang H.N., Hung M.H., Krespan C.G., Raynolds S. A new perfluorocarbon for use in fluorine-19 magnetic resonance imaging and spectroscopy. Magn. Reson. Med., 1993, Vol.29, pp. 188-195. DOI: 10.1002/mrm.1910290206
  2. Воробьев С.И. Перфторан - плазмозаменитель с газотранспортной функцией. ОНТИ ПНЦ РАН, Пущино, 1996, 48 с.
  3. Волков Д.В., Гуляев М.В., Павлова О.С., Анисимов Н.В., Пирогов Ю.А. Особенности 19F-МРТ исследований препарата Перфторанв магнитных полях 0.5, 7 и 11.7 Тл. Ученые записки физического факультета МГУ, 2016, Т.58, c. 165403-1 - 165403-3.
  4. Grapentin C. Mayenfels F. Barnert S. Süss R. Schubert R. Temme S. Jacoby C. Schrader J. Flögel U. Optimization of perfluorocarbon nanoemulsions for molecular imaging by 19F MRI. Seifalian A, de Mel A, Kalaskar D, editors. Nanomedicine: One Central Press, 2014, pp. 268-286. DOI: 10.1182/asheducation-2014.1.268.
  5. Гуляев М.В., Гервиц Л.Л., Устынюк Ю.А., Анисимов Н.В., Пирогов Ю.А., Хохлов А.Р. Получение изображений в магнитно-резонансной томографии на ядрах 19F с помощью препарата Перфторан®. Журнал радиоэлектроники: электронный журнал, 2013, N8. URL: http://jre.cplire.ru/alt/aug13/11/text.html
  6. Ramskill N.P., Bush I., Sederman A.J., Mantle M.D., Benning M., Anger B.C., Appel M., Gladden L.F. Fast imaging of laboratory core floods using 3D compressed sensing RARE MRI. J. Magn. Reson., 2016, V.270, pp. 187-197. DOI: 10.1016/j.jmr.2016.07.017
  7. ImageJ 1.49v. https://imagej.nih.gov/ij/
  8. Анисимов Н.В., Гервиц Л.Л., Гуляев М.В., Силачев Д.Н., Волков Д.В., Павлова О.С., Юсубалиева Г.М., Шаламова Е.А., Пирогов Ю.А., Хохлов А.Р. Методы 19F ЯМР и МРТ в изучении поведения препарата Перфторан в организме лабораторных животных. Электромагнитные волны и электронные системы, 2015, Т.20, N8, c. 66-71.