Tematyka badań

BADANIA BIOMEDYCZNE

Zlokalizowana spektroskopia MR, neurochemia

Ta technika umożliwia otrzymanie widma z wybranego obszaru badanego obiektu. W tym przypadku MRS została użyta do badania poziomu metabolitów w mózgu szczura w zwierzęcym modelu anoreksji. Na obrazku przedstawiono lokalizację wokseli, z których mierzone jest widmo: w podwzgórzu (kolor żółty) i w pniu mózgu (kolor czerwony). Poniżej przykładowe widma z tych regionów.
Kontakt: Dr Krzysiek Jasiński
Współpraca: Katedra Patofizjologii CMUJ
Publikacja:Hypothalamic and brain stem neurochemical profile in anorectic rats after peripheral administration of kisspeptin‐10 using ¹H‐nmr spectroscopy in vivo

ŚRODKI KONTRASTOWE

Opracowanie dedykowanych środków kontrastowych do wczesnej diagnozy nowotworu prostaty przy pomocy obrazowania rezonansem magnetycznym

Rak prostaty jest najbardziej rozpowszechnioną i drugą najczęstszą przyczyną zgonów wywołanych przez nowotwory. Obecnym standardem w jego wykrywaniu jest badanie stężenia swoistego antygenu sterczowego (PSA) oraz badanie proktologiczne. Jednakże testy te dają często mylne wyniki. Skutkuje to dodatkowymi wizytami u lekarzy, biopsjami prostaty, niepotrzebnymi naświetleniami a nawet usunięciem prostaty. Ultrasonografia gruczołu krokowego, tomografia komputerowa, pozytronowa tomografia emisyjna i obrazowanie rezonansowe są również stosowane w diagnozowaniu i określaniu stopnia zaawansowania raka prostaty, jednak mają ograniczoną wartość, głównie z powodu niskiej czułości i swoistości w wykrywaniu tkanek nowotworowych i przerzutów do węzłów chłonnych.
Z tego właśnie powodu zajęłam się wraz z grupa polsko- kanadyjskich naukowców opracowaniem metody, która poprawi jakość określania stopnia zaawansowania raka prostaty poprzez skuteczniejsze wykrywanie komórek rakowych jednocześnie eliminując przypadki niepotrzebnego leczenia i niepotrzebnych biopsji. W celu opracowania takiej metody proponuję wykorzystanie najnowszych zdobyczy nanotechnologii oraz charakterystycznych właściwości komórek nowotworowych prostaty. Opracowujemy celowany środek kontrastowy, który pozwala na lokalizację małych guzόw prostaty. Składa się z superparamanetycznych nanocząstek typu rdzeń/powłoka skracających jednocześnie oba czasy relaksacji T1 i T2, połączonych ze swoistym przeciwciałem dla antygenu prostaty (PSMA). Zgodnie z wynikami naszych badań, obserwujemy jego większe nagromadzenie w komórkach raka prostaty, co czyni go doskonałym znacznikiem chorobowym. Badamy również toksyczność i biodystrybucję nowego środka kontrastowego. Badania ex vivo wykonujemy na mysim modelu nowotworu prostaty, który obrazujemy przy pomocy systemu do obrazowania rezonansem magnetyczny 9.4T.

Kontakt: Dr hab. Barbara Błasiak
Grant: Harmonia
Współpraca: Uniwersytet w Victorii, Kanada.

Obrazowanie molekularne nowotworów mózgu i piersi.

Obrazowanie molekularne rezonansem magnetycznym stanowi innowacyjną technikę badawczą zapewniającą znacznie lepszą rozdzielczość przestrzenną niż pozostałe techniki obrazowe. Bazuje ono na tzw. celowanych środkach kontrastowych, które mogą składać się z superparamagnetycznych, paramagnetycznych nanocząstek wiążących się ze specyficznymi białkami komórkowymi przez aktywne biologicznie kompleksy np. przeciwciała. Zastosowanie tej techniki było możliwe dzięki ostatnim osiągnięciom w dziedzinie nanotechnologii, które umożliwiły powtarzalne wytwarzanie nanocząstek o kontrolowanych właściwościach fizycznych i chemicznych, takich jak ich wielkości, kształt i właściwości powierzchniowe. W prowadzonych baniach skupiamy się na obrazowaniu najgroźniejszego nowotworu mózgu jakim jest glejak a także potrójnie ujemny nowotwór piersi(TNBC). Badamy właściwości magnetyczne nanocząstek mierząc ich czasy relaksacji T1 i T2 przy użyciu systemu do obrazowania rezonansem magnetycznym 9.4T. Wyselekcjonowane nanocząstki łączymy ze znacznikami biologicznymi nacelowanymi na receptory nowotworowe. Eksperymenty in- vivo przeprowadzamy na myszach pozbawianych układu immunologicznego u których zaimplantowane zostały guzy. Zwierzęta te obrazujemy przed i po podaniu celowanych (z przeciwciałami) i niecelowanych (bez przeciwciał) środków kontrastowych. Eksperymenty kończymy analizą uzyskanych danych i badaniami histopatologicznymi.

Kontakt: Dr hab. Barbara Błasiak
Współpraca: Uniwersytet w Calgary, Uniwersytet w Wiktorii, Uniwersytet w Ottawie, Uniwesytet w Edmonton, Uniwersytet Yang Ming w Tajpeji, Wydział Neurochirurgii Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu, Instytut Hotchkiss Brain w Calgary.

Publikacje:
Bifunctional pyrrolidin-2-one terminated manganese oxide nanoparticles for combined magnetic resonance and fluorescence imaging.
Validation of Inner, Second, and Outer Sphere Contributions to T1 and T2 Relaxation in Gd3+-Based Nanoparticles Using Eu3+ Lifetime Decay as a Probe.
LyP-1 Conjugated Nanoparticles for Magnetic Resonance Imaging of triple negative breast cancer.
Synthesis, characterization, and application of PEGylated transition metal ferrite nanoparticles as T2 contrast agents for high-field MRI.
A Quadrature Volume RF Coil for Vertical B0 Field Open MRI System.
Maltol-functionalized Fe3O4 nanoparticles as high field T2 magnetic resonance imaging contrast agents.
Design and Regulation of NaHoF4 and NaDyF4 Nanoparticles for High-Field Magnetic Resonance Imaging.
An RF breast coil for 0.2T MRI.
Hyperpolarized MRI agents, the future.
Molecular susceptibility weighted imaging of the glioma rim in a mouse model.
Application of nanoparticles for MRI cancer diagnosis and therapy. Review.
Comparison of T2 and T2* weighted MR molecular imaging of a mouse model of glioma.
NaDyF4 Nanoparticle: NaDyF4 nanoparticles: a Highly Efficient T2 Contrast Agent for Ultra-High Field Magnetic Resonance Imaging.
Cation exchange: a facile method to make NaYF4:Yb, Tm-NaGdF4 core-shell nanoparticles with a thin, tunable, and uniform shell.
A comparison of MR imaging of a mouse model of glioma at 0.2T and 9.4T.
Evaluation of brain tumor vessels specific contrast agents for glioblastoma imaging.
The effect of coating of Fe3O4/silica core/shell nanoparticles on T2 relaxation time at 9.4.
Detection of T2 changes in an early mouse brain tumor.
An optimized solenoidal head radiofrequency coil for low-field magnetic resonance imaging.

Mózg i rdzeń kręgowy
Zastosowanie obrazowania tensora dyfuzji w rdzeniu kręgowym do wczesnej diagnostyki pacjentów z urazami odcinka szyjnego kręgosłupa

Funkcjonalne obrazowanie MR aktywności neuronów (fMRI) i obrazowanie MR tensora dyfuzji (DTI) w rdzeniu kręgowym Zastosowanie w diagnostyce urazów rdzenia kręgowego

Badanie procesów leczenia i zapobiegania neurotoksycznym i niedokrwiennym uszkodzeniom mózgu na modelu zwierzęcym (szczur) in vivo przy pomocy obrazowania MR dyfuzji i spektroskopii MR

Badanie neuropatologii mózgu na modelach zwierzęcych metodami MRI/MRS

Serce
Zastosowanie obrazowania MR do badania mechanizmów niewydolności serca na modelu myszy transgenicznej in vivo

Mięśnie
Ustalenie wpływu przedwysiłkowego zakwaszenia/alkalizacji na kinetykę konsumpcji tlenu, tempo utylizacji fosfokreatyny i potencjał fosforylacyjny w początkowej fazie wysiłku, jak również w stanie stacjonarnym mięśni szkieletowych człowieka przy pomocy zlokalizowanej spektroskopii MR na jądrach³¹P

Leki
Badanie flotacyjnych postaci leków o przedłużonym działaniu przy pomocy obrazowania MRI

Badanie rozprzestrzeniania podawanych lokalnie cytostatyków w schorzeniach nowotworowych mózgu na modelu zwierzęcym przy pomocy obrazowania MRI i spektroskopii zlokalizowanej na jądrach¹⁹F

Techniki obrazowania
Opracowanie metod obrazowania dyfuzji bazujących na szybkim echu spinowym

Opracowanie szybkich metod obrazowania i spektroskopii MR opartych na technologii równoległego obrazowania

Opracowanie i zastosowanie metodologii obrazowania przestrzennego zębów w warunkach in vitro

Modelowanie zjawisk fizycznych
Zastosowanie metody elementów skończonych (MES) do symulacji zjawisk fizycznych ze szczególnym naciskiem na elektromagnetyzm wyskich i niskich częstości

Symulacje oprzyrządowania MRI (cewki RF, cewki gradientowe, magnesy)