Monodisperse magnetite nanoparticles with high sensitivity as MRI contrast agents

Authors

  • Ernesto Amato Università degli Studi di Messina
  • Paola Lanzafame Università degli Studi di Messina
  • Antonio S. Italiano Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
  • Giuseppe Cicero Università degli Studi di Messina
  • Georgia Papanikolaou Università degli Studi di Messina
  • Siglinda Perathoner Università degli Studi di Messina
  • Gabriele Centi Università degli Studi di Messina
  • Fabio Minutoli Università degli Studi di Messina

DOI:

https://doi.org/10.1478/AAPP.962A5

Keywords:

Contrast agents, super-paramagnetic nanoparticle, magnetic resonance imaging

Abstract

The preparation of monodisperse and biocompatible water-soluble super-paramagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) with high sensitivity in Magnetic Resonance Imaging (MRI) represents a challenge for the development of contrast agents. Here we report the synthesis of highly monodisperse citric acid (CA) coated SPIONs with an average diameter of 9 nm and spherical shape, prepared through a suitably optimized coprecipitation method. CA-SPIONs show a high solubility and stability in aqueous medium. Imaging of CA-SPIONs aqueous suspensions was performed in a clinical 1.5-T MRI scanner and different clinical acquisition sequences were exploited. Results show that image contrast can be effectively improved when concentrations of SPIONs lower than 1 ppm are present, and that the echo time is the main parameter influencing the image contrast of SPION-loaded solutions. Moreover, we found that CA-SPIONs show a high value of transverse relaxivity of 128 L mmol-1 s-1 (higher than the commercial contrast agents). Our results are encouraging for the further development of clinical application of SPIONs in MRI, and can represent a starting point for the optimization of clinical imaging exploiting the contrast enhancement of such agents. Namely, it seems possible to achieve an optimal image contrast with low concentration of SPIONs; this could lead to a lower probability of side effects.

Author Biographies

  • Ernesto Amato, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Biomediche, Odontoiatriche e delle Immagini Morfologiche e Funzionali
  • Paola Lanzafame, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra
  • Antonio S. Italiano, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
    Sezione di Catania
  • Giuseppe Cicero, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Biomediche, Odontoiatriche e delle Immagini Morfologiche e Funzionali
  • Georgia Papanikolaou, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra
  • Siglinda Perathoner, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali
  • Gabriele Centi, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra
  • Fabio Minutoli, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Biomediche, Odontoiatriche e delle Immagini Morfologiche e Funzionali

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Published

2018-11-28

Issue

Section

Articles