萊斯大學的工程師找到了更有效的模型來分析發現疾病的造影劑。釓基造影劑是磁共振成像（MRI）中確定病人健康狀況的黃金標準，據萊斯大學的工程師稱，他們正在完善最初用於提高石油和天然氣採收率的模型，可以加以改進。
由喬治-R-布朗工程學院的Dilip Asthagiri和Philip Singer領導的團隊曾研究過如何通過分子動力學模擬來優化核磁共振工具，這些工具通常在石油行業用於描述地下礦藏的特徵。
Asthagiri說：”我們在那裡解決了很多基本的科學問題，我們想知道是否有其他方法可以使用這些模擬。”
Singer說：”全世界每年大約有1億次核磁共振檢查，其中大約40%使用釓基造影劑，但是自20世紀80年代以來，他們對這些造影劑的核磁共振反應建模的方式沒有明顯變化。我們認為這將是我們想法的一個很好的測試平台”。
他們的研究成果發表在英國皇家化學會的《物理化學化學物理學》雜誌上。
他們的論文展示了限制模擬中的參數數量如何有可能改善對釓基造影劑的分析以及它們在臨床診斷中的成像效果。他們的目標是製造更好、更可定製的造影劑。
圖為水中被DOTA包圍的釓離子，基於萊斯大學工程師模擬，釓離子（深藍色）在水中被一種被稱為DOTA的螯合物包圍。在進行磁共振成像掃描后，需要使用螯合物來盡量減少釓在體內的滯留。綠色原子是碳，淺藍色是氮。
醫生使用磁共振成像設備來”查看”身體內部軟組織的狀態，包括大腦，方法是誘導永遠存在的水分子的氫核中的磁矩沿着磁場排列。當排列的原子核在被激發后”放鬆”回到熱平衡狀態時，該設備會檢測到亮點，它們放鬆得越快，對比度就越亮。
這就是順磁釓基造影劑的作用。Asthagiri說：”釓離子通過減少氫核的T1鬆弛時間來提高靈敏度並使信號更亮。我們的最終目標是幫助這些藥劑的優化和設計。”
通常情況下，釓被”螯合” – 被金屬離子包圍以使其毒性降低。Singer說：”身體不能自行清除釓，需要進行螯合，這樣腎臟才能在掃描后將其排出。”但螯合作用也減緩了分子的旋轉，這在MRI圖像中形成了更好的對比度。”
研究人員指出，”螯合”來自於希臘語中的爪子。他說：”在這種情況下，這些爪子抓着釓，使其穩定。我們希望我們的模型能幫助我們設計一個更強大的抓手，這將使它們更安全，同時最大限度地提高它們增加對比度的能力。”
他們承認，釓螯合物在20世紀80年代末推出時徹底改變了MRI測試，但最近卻引起了爭議，因為人們發現腎功能受損的病人無法消除所有的毒素。研究人員後來發現，如果有良好的腎臟功能，其好處超過了潛在的風險。”
該團隊還在調整其模型，使之超越與水的相互作用。Asthagiri說：”在生物系統中，細胞有其他成分，如溶氧劑和變性劑，如尿素，所以我們正在為釓與這些不同的環境建立模型，以實現各種應用。”