Hình 5.5. Hình ảnh chụp MRI xác định độ hồi phục r1, r2.
5.1.2.1. Đánh giá khả năng tương phản trong môi trường nước của hệ chất lỏng từ và sản phẩm thương mại Resovist
Xét về bản chất, Fe3O4 bọc polyme và Resovist đều có bản chất giống nhau, đều là các chất siêu thuận từ. Do đó, chúng sẽ tác động trực tiếp tới thời gian hồi phục T2, làm tăng độ tương phản của hình ảnh trong hình trọng T2. Để xác nhận lại một lần nữa, chúng tôi thực hiện đánh giá khả năng gây tương phản hình ảnh của hai hệ hạt nano này trên môi trường nước, môi trường pH và nồng độ muối khác nhau. Kết quả được thể hiện trên hình 5.7 đến hình 5.12.
TE=12; TR=4000 (a) TE=25; TR=4000 (b)
TE=37; TR=4000 (c) TE=50; TR=4000 (d)
TE=62; TR=4000 (e) TE=75; TR=4000 (f)
Hình 5.6. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ hạt nhân của hệ nano từ ở chế độ T2W trong môi trường nước, TE= 12 ms (a), TE =25 ms (b), TE =37 ms (c), TE =50 ms (d), TE=
62 ms (e), TE =75 ms (f), TR =4000 ms đối với các mẫu (A) hệ nano từ Fe3O4@PMAO trong môi trường nước, (B) Hệ nano từ Fe3O4@Dextran (Resovist) trong môi trường agar 2%, (C) Hệ nano từ Fe3O4@CS trong môi trường nước, (D) Mẫu đối chứng (không cú hạt từ) trong mụi trường nước. Nồng độ sắt từ trong mỗi giếng là (1) 5,0 àg/ml, (2) 10,0 àg/ml, (3) 15,0 àg/ml, (4) 30,0 àg/ml, (5) 45,0 àg/ml.
Khi loại bỏ ảnh hưởng của những yếu tố như protein và lipid từ tế bào, hình ảnh MRI trên môi trường nước cho thấy Fe3O4 bọc polyme PMAO cho độ tương phản tốt hơn ở T2, resovist cho độ tương phản tốt hơn ở T1.
TE=15; TR=100 (a) TE=15; TR=400 (b)
Hình 5.7. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ hạt nhân của hệ nano từ ở chế độ T1W trong môi trường nước, TR= 100 ms (a), TR =400 ms (b), TE =15 ms đối với các mẫu (A) hệ nano từ Fe3O4@PMAO trong môi trường nước, (B) Hệ nano từ Fe3O4@Dextran (Resovist) trong môi trường nước, (C) Hệ nano từ Fe3O4@CS trong môi trường nước, (D) Mẫu đối chứng (không có hạt từ) trong môi trường nước. Nồng độ sắt từ trong mỗi giếng là (1) 5,0 àg/ml, (2) 10,0 àg/ml, (3) 15,0 àg/ml, (4) 30,0 àg/ml, (5) 45,0 àg/ml.
Từ hình 5.6 ta thấy, mẫu đối chứng nước cất ở dãy giếng (cột dọc) cuối cùng có ảnh màu trắng là mẫu cú nồng độ C=0 àg/mL (khụng cú nồng độ của mẫu chất lỏng Fe3O4@CS, Fe3O4@PMAO, Resovit). 3 dãy giếng ngang từ trên xuống được chuẩn bị ứng với nồng độ của các mẫu Fe3O4@PMAO, Resovist và mẫu Fe3O4@CS thủy nhiệt cú nồng độ tương ứng: 5, 10, 15, 30 và 45 àg /ml. Sự tương phản thay đổi rất rừ ràng khi thay đổi một lượng nhỏ nồng độ của các mẫu Fe3O4@CS, Fe3O4@PMAO cũng như sản phẩm thương mại Resovist.
Khi có mặt nano từ tính, các spin của các proton nước bắt đầu tiến động không đồng nhất dưới tác dụng bổ sung của trường lưỡng cực cục bộ (B1), gây ra bởi các hạt nano. Do đó các hồi phục xảy ra nhanh hơn và tạo ra một tín hiệu MRI mạnh hơn.
Như đã biết ở trên cường độ tín hiệu tăng dần từ 0 đến cực đại trong thời gian T1 và giảm dần từ cực đại trở về 0 trong thời gian T2. Nhằm tạo ra sự tương phàn tốt nhất về hình ảnh của các mô, người ta phải chọn thời điểm Tl và T2 thích hợp để thu nhận các tín hiệu bức xạ cung cấp cho quá trình tạo ảnh. Bằng cách điều chỉnh các giá trị TR và TE của T1 và T2, ta thu được các tương phản ánh tương ứng ảnh của T1 và T2 trong trường hợp này gọi là T1 điều chỉnh (T1-weighted: T1W) và T2 điều chỉnh (T2- weighted: T2W).
Sự khác biệt trong tương phản ảnh ở chế độ chụp T2W (Hình 5.6) được thể hiện rất rõ ràng. Có thể thấy rõ tín hiệu tối tăng dần theo nồng độ vật liệu nano có trong các giếng so với đối chứng sinh học (giếng 6) cũng như so sánh giữa các mẫu khác nhau. Ở những nồng độ cao như 30 àg/ml của mẫu chất lỏng từ Fe3O4@PMAO tớn hiệu tối gần như chiếm toàn bộ giếng, thậm chí không còn thấy tín hiệu màu sáng (giếng số 4) khi chụp ở chế độ TE, TR thích hợp, điều đó cho thấy hệ chất lỏng từ Fe3O4@PMAO có giá trị từ độ bão hòa cao hơn sẽ cho cường độ tương phản ảnh tốt hơn. Giữa hai mẫu Fe3O4@CS chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và Resovist thì khi chụp ở chế độ T2W thì đều cho sự tương phản so với mẫu đối chứng, hình ảnh tương phản tương đương nhau. Tuy nhiên đối với mẫu Fe3O4@CS và Resovist thì hình ảnh có cường độ tương phản cao đũi hỏi phải ở nồng độ cao hơn ở 45 àg /ml và ở giỏ trị TE, TR dài hơn so với khi chụp đối với mẫu Fe3O4@PMAO. Điều này có thể giải thích do mẫu chế tạo theo phương pháp phân hủy nhiệt thực hiện ở nhiệt độ cao nên độ tinh thể hóa của Fe3O4 cao, dẫn đến giá trị từ độ bão hòa cao hơn so với mẫu Fe3O4@CS và Resovist chế tạo theo phương pháp thủy nhiệt và phương pháp đồng kết tủa. Đối với chế độ chụp T1W thể hiện qua hình 5.8, quy luật trên vẫn đúng tuy nhiên tín hiệu cộng hưởng cũng như sự tương phản trong hình ảnh kém hơn và không phân biệt rõ khi thay đổi nồng độ và khi thay đổi chế độ chụp ở các giá trị TR, TE khác nhau.
5.1.2.2. Đánh giá khả năng tương phản trong môi trường pH thay đổi của hệ chất lỏng từ và sản phẩm thương mại Resovist
TE=11; TR=3970 (a) TE=23; TR=3970 (b)
TE=34; TR=3970 (c) TE=57; TR=3970 (d)
Hình 5.8. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ hạt nhân của hệ nano từ ở chế độ T2W trong môi trường pH khác nhau, TE= 11 ms (a), TE = 23 ms (b), TE =34 ms (c), TE =57 ms (d) đối với các mẫu (A) hệ nano từ Fe3O4@PMAO, (B) Hệ nano từ Fe3O4@Dextran (Resovist). Nồng độ sắt từ trong mỗi giếng 45,0 àg/ml trong mụi trường cú (1) pH =2, (2) pH =3, (3) pH =7, (4) pH =9, (5) pH =12.
Hình ảnh MRI trên môi trường pH khác nhau cho thấy Fe3O4 bọc polyme cho độ tương phản tốt hơn ở T2 và cường độ tín hiệu giảm mạnh tại pH=7, mẫu resovist cho độ tương phản tốt ở T2, cường độ tín hiệu thấp hơn (giếng số 3).
TE=12; TR=100 (a) TE=12; TR=200 (b)
TE=12; TR=400 (c)
Hình 5.9. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ hạt nhân của hệ nano từ ở chế độ T1W trong môi trường pH khác nhau, TR= 100 ms (a), TR = 200 ms (b), TR =400 ms (c), TE =12 ms đối với các mẫu (A) hệ nano từ Fe3O4@PMAO, (B) Hệ nano từ Fe3O4@Dextran (Resovist). Nồng độ sắt từ trong mỗi giếng 45,0 àg/ml trong mụi trường cú (1) pH =2, (2) pH =3, (3) pH =7, (4) pH =9, (5) pH =12.
Sự khác biệt trong tương phản ảnh ở chế độ chụp T2W (Hình 5.8) được thể hiện rõ ràng hơn so với ở chế độ trọng T1 (T1W) (Hình 5.9). Có thể thấy rõ tín hiệu hầu như không thay đổi khí tăng giá trị pH của môi trường từ 2 đến 12. Ở môi trường sinh lý của mẫu chất lỏng từ Fe3O4@PMAO tín hiệu tối gần như chiếm toàn bộ giếng, thậm chí không còn thấy tín hiệu mầu sáng (giếng số 3) khi chụp ở chế độ TE, TR thích hợp, điều
đó cho thấy hệ chất lỏng từ Fe3O4@PMAO cho cường độ tương phản ảnh tốt, tương đương với sản phẩm thương mại Resovist phù hợp trong ứng dụng MRI.
5.1.2.3. Đánh giá khả năng tương phản trong môi trường có nồng độ muối thay đổi của hệ chất lỏng từ và sản phẩm thương mại Resovist.
Ngoài yếu tố về pH thì nồng độ muối của dung dịch là một trong những yếu tố ảnh hưởng rất mạnh đến độ bền của hạt, trong điều kiện y sinh (nồng độ NaCl ≈ 156 mM) [73]. Khi thay đổi nồng độ muối từ 50 mM đến 400 mM, mẫu phân tán tốt trong nước khi nồng độ muối lên đến 200 mM và ở nồng độ cao hơn thì mẫu đã có hiện tượng bị kết tủa. Do đó chúng tôi tiến hành chụp ảnh cộng hưởng từ trong điều kiện nồng độ muối thay đổi từ 50 mM đến 200 mM.
TE=11; TR=3970 (a) TE=23; TR=3970 (b)
TE=57; TR=3970 (c) TE=75; TR=3970 (d)
TE=87; TR=3970 (e)
Hình 5.10. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ hạt nhân của hệ nano từ ở chế độ T2W trong môi trường nồng độ muối khác nhau, TE= 11 ms (a), TE =23 ms (b), TE =57 ms (c), TE=75ms (d), TE 87 ms (e), TR =3970 ms đối với các mẫu (A) Hệ nano từ Fe3O4@Dextran (Resovist), (B) Hệ nano từ Fe3O4@PMAO, (C) Mẫu đối chứng (không cú hạt từ) trong mụi trường nước. Nồng độ sắt từ trong mỗi giếng 45,0 àg/ml trong mụi trường có nồng độ muối khác nhau (1) 50 mM, (2) 100 mM, (3) 150 mM, (4) 200 mM.
Hình ảnh MRI trên môi trường có nồng độ muối khác nhau cho thấy Fe3O4 bọc polyme và mẫu mẫu resovist đều cho độ tương phản tốt hơn ở T2 và cường độ tín hiệu tốt ngay tại môi trường có nồng độ muối cao (200 Mm). Điều này cho thấy, mẫu chất lỏng Fe3O4@PMAO có tính chất phù hợp trong điều kiện y sinh [74].
TE=12; TR=100 (a) TE=12; TR=400 (b)
Hình 5.11. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ hạt nhân của hệ nano từ ở chế độ T1W trong môi trường nồng độ muối khác nhau, TR= 100 ms (a), TR =400 ms (b), TE =12 ms đối với các mẫu (A) Hệ nano từ Fe3O4@Dextran (Resovist), (B) Hệ nano từ Fe3O4@PMAO, (C) Mẫu đối chứng (không có hạt từ) trong môi trường nước. Nồng độ sắt từ trong mỗi giếng 45,0 àg/ml trong mụi trường cú nồng độ muối khỏc nhau (1) 50 mM, (2) 100 mM, (3) 150 mM, (4) 200 mM.