心臟病和中風分別是發達國家的第一和第二大死亡原因。由于該病通常會導致猝死，幾乎沒有特殊的預兆，因此早期診斷非常重要。為此，諸如磁共振成像（MRI）的成像技術被廣泛地用于識別血管的狹窄或阻塞。在核磁共振成像中，造影劑可以改善身體內部結構的可視性，例如較小的血管。MRI造影劑可以提供血管阻塞和狹窄等血管狀況的準確信息。常用的產品是釓基造影劑。游離釓離子具有很高的毒性，因此必須以螯合形式給藥。然而，即便如此，對于腎功能較差的患者，仍有腎源性全身纖維化的健康風險。目前，已經有科學家嘗試使用順磁性鐵基納米顆粒作為造影劑，但是必須改善它們的腎臟清除率，以防止肝臟和其他器官中不良的積累。鑒于此，韓國延世大學Jinwoo Cheon和Byoung Wook Choi等人開發了一種用于3D血管映像的高性能MRI造影劑。研究人員開發了一種基于納米粒子的MRI造影劑，稱為SAIO（超分子類非晶態氧化鐵）。新型造影劑相對于傳統的釓基產品提供了巨大的改進。成果發表在Nature Biomedical Engineering上。
SAIO顆粒的大小為5 nm，這比微血管直徑小約1,500倍。這使其可以在體內的血管中循環。SAIO是一種特殊的納米粒子，由主要由葡聚糖與其他分子交聯而成的多糖核組成。然后，在此核心上再涂一層氧化鐵表面，使其在室溫下具有順磁性。SAIO的混合特性使它們具有出色的生物相容性和成像性能。因此，納米粒子可以在室溫下在水溶液中且沒有表面活性劑的情況下合成，具有血液循環和腎臟清除特征，可防止體內的調理作用（是指抗體、補體與吞噬細胞表面結合，促進吞噬細胞吞噬細菌等顆粒性抗原的作用）。
圖|SAIO及其在高空間分辨率MRI和腎臟排泄中的特征性體內行為研究人員比較了SAIO與Dotarem（一種釓基藥物）和氧化鐵納米粒子的造影性能、保留率和腎臟清除率。結果顯示，SAIO是最高分辨率的成像劑之一，其精確度是使用當前造影劑生成的圖像的10倍。它已經實現了3D腦血管映射，可以在動物實驗中清楚地識別出像頭發一樣細（100微米）的大腦微血管。此外，在獲得出色的分辨率的同時，與Dotarem（<2分鐘）相比，其增強持續時間更長（>10分鐘），這給了放射科醫生充足的時間來執行成像程序。SAIO的這些優良特性使研究人員能夠觀察到心臟血管，而目前的MRI造影劑幾乎看不到這些血管。
圖|大鼠頭部和大腦的空間分辨率為100μm的MRI圖像除了具有高分辨率外，造影劑通過尿液的排泄，這對于避免其在體內的積累尤其重要，因為體內累積可能引起各種副作用。SAIO具有出色的腎臟清除率，并且不會在肝臟或脾臟中積聚。研究還發現，SAIO在長達一年的時間內是穩定的，沒有聚集和鐵浸出。綜上所述，SAIO是同時滿足高分辨率和安全性的下一代造影劑，有望在提高腦心血管疾病診斷的準確性方面發揮至關重要的作用，諸如中中風、心肌梗死、心絞痛和癡呆等腦心血管疾病的診斷。”Shin, TH., Kim, P.K., Kang, S. et al. High-resolution T1 MRI via renally clearable dextran nanoparticles with an iron oxide shell. Nat Biomed Eng (2021).https://doi.org/10.1038/s41551-021-00687-z
