俄勒冈州立大学的科学家们已为一种新型磁共振成像对比剂设计申请了专利，该对比剂有望超越现有产品，同时对患者毒性更低且更环保。
这种新材料基于一种称为金属有机框架（metal-organic framework，简称MOF）的结构，其开发始于20世纪90年代，随着MOF的多种潜在用途日益显现，今年获得了诺贝尔化学奖。
MOF由带正电荷的金属离子和围绕其周围的有机"连接"分子组成。它们具有纳米级孔隙，可以通过设计不同成分来确定MOF的特性。
由俄勒冈州立大学理学院的Kyriakos Stylianou领导的研究人员表示，他们开发的这种新型锰基MOF（命名为BVR-19）是对目前基于钆的对比剂的一个有前景的替代品。BVR是俄勒冈州立大学吉祥物"海狸"（beaver）的缩写。
对比剂，也称为对比介质，是一种在医学成像过程中增强组织可见度的物质。全球MRI对比剂产业估值超过15亿美元，并且随着对无创诊断程序需求的增加，预计未来五年将增长7.5亿美元。
钆是一种稀土元素，使用它存在对患者的毒性担忧、对环境的潜在危害，以及供应链问题，因为中国的稀土储量和加工生产能力占据了很大比例。
然而，锰在地壳中储量丰富。除了用于制造电池、钢铁和陶瓷外，锰在人体健康中也起着至关重要的作用，尽管只需微量即可，它参与抗氧化、骨骼形成以及胆固醇、碳水化合物和氨基酸的代谢。
Stylianou表示："BVR-19代表了MRI对比剂设计的范式转变。"Stylianou是俄勒冈州立大学材料发现实验室（MaD Lab）的负责人。
"我们在不牺牲性能的前提下，用丰富且生物相容性好的金属替代了有毒金属。"
Kyriakos Stylianou，俄勒冈州立大学理学院
他表示，钆已在对比剂中使用了近40年。人体不会代谢这些对比剂，因此它们几乎未经改变地进入废水系统，并且在处理厂中难以降解。其长期的生态毒性效应尚未得到充分了解。
Stylianou还表示，体内滞留的钆也存在风险。大多数对比剂设计为在给药后24小时内排出体外，但即使在肾功能正常的患者中，钆也可能在组织中停留数月甚至数年。虽然滞留尚未被明确与疾病联系起来，但由于长期后果的不确定性，美国食品药品监督管理局（FDA）已发出警告并要求对患者进行相关教育。
Stylianou表示，BVR-19是首个整合了L-胱氨酸（一种天然存在的生物相容性氨基酸）的锰基MOF。其合成过程在室温下水中进行，不需要有毒溶剂或其他苛刻条件，测试表明，与目前市售的对比剂相比，它能在更低剂量下提供更明亮、更清晰的图像。
他表示："这项工作凸显了俄勒冈州立大学在设计用于医疗和环境应用的功能性MOF方面的领导地位，并展示了绿色化学和材料设计如何结合以创造更安全的技术。它架起了化学、毒理学和医学之间的桥梁，展示了跨学科合作如何将基础发现转化为直接改善人类健康的科技。"
博士生Jacob Lessard和本科生Dylan Pyle是发表在《材料化学B杂志》上这项研究的第一作者。MaD实验室的其他贡献者包括博士后研究员Andrzej Gladysiak、博士生Emmanuel Musa和本科生Jeff Bowen。
该合作还包括俄勒冈州立大学农业科学学院的Robyn Tanguay、Lisa Truong和Siva Kolluri，以及俄勒冈健康与科学大学的Cory Wyatt。
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