ES2333766B2 - SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETECTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES BY MAGNETOENCEPHALOGRAPHY. - Google Patents
SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETECTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES BY MAGNETOENCEPHALOGRAPHY. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2333766B2 ES2333766B2 ES200901528A ES200901528A ES2333766B2 ES 2333766 B2 ES2333766 B2 ES 2333766B2 ES 200901528 A ES200901528 A ES 200901528A ES 200901528 A ES200901528 A ES 200901528A ES 2333766 B2 ES2333766 B2 ES 2333766B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- magnetic
- vibration
- magnetoencephalograph
- sample
- nanoparticles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
Abstract
Sistema y procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía.System and procedure for detecting magnetic nanoparticles by magnetoencephalography.
Sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía que comprende un magnetoencefalógrafo 1 con un apantallamiento externo 2 y medios de vibración mecánica de la muestra de tejido biológico, no rotativos, y configurados para que la modulación en amplitud del campo magnético producido por las nanopartículas sea detectable por dicho magnetoencefalógrafo 1, donde los medios de vibración comprenden un primer émbolo 3, no metálico, conteniendo una muestra de tejido biológico con o sin nanopartículas magnéticas y situado dentro del apantallamiento 2 propio del magnetoencefalógrafo 1; y donde dicho primer émbolo 3 está conectado mediante un tubo 4 del mismo material a un segundo émbolo externo 5, actuado por unos medios de accionamiento configurados para regular la frecuencia de la vibración mecánica de la muestra contenida en el primer émbolo 3.Nanoparticle detection system magnetic magnetoencephalography comprising a magnetoencephalograph 1 with an external shield 2 and means of Mechanical vibration of the biological tissue sample, non-rotating, and configured so that the amplitude modulation of the field magnetic produced by the nanoparticles be detectable by said magnetoencephalograph 1, where the vibration means comprise a first plunger 3, not metallic, containing a tissue sample biological with or without magnetic nanoparticles and located within the screening 2 of the magnetoencephalograph 1; and where said first piston 3 is connected by a tube 4 of the same material to a second external piston 5, actuated by means of drive configured to regulate the frequency of the mechanical vibration of the sample contained in the first plunger 3.
Description
Sistema y procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía.System and procedure for detecting magnetic nanoparticles by magnetoencephalography.
La presente invención se encuadra dentro del ámbito de la nano-biotecnología. Más concretamente, en el campo de la detección de nanopartículas magnéticas utilizadas en aplicaciones biológicas y biomédicas como, por ejemplo, el marcado de moléculas, la diagnosis y el tratamiento de distintas enfermedades.The present invention fits within the field of nano-biotechnology. More concretely, in the field of detection of magnetic nanoparticles used in biological and biomedical applications such as the molecule marking, diagnosis and treatment of different diseases.
Las nanopartículas magnéticas (NPM) son de sumo interés en biomedicina por sus diversas aplicaciones tales como [Q.A. Pankhurst, J. Connolly, S.K. Jones and J. Dobson: "Application of magnetic nanoparticles in biomedicine"; J. Phys. D: Appl. Phys., 36 (2003) R167-R181]:Magnetic nanoparticles (NPM) are sumo interest in biomedicine for its various applications such as [Q.A. Pankhurst, J. Connolly, S.K. Jones and J. Dobson: "Application of magnetic nanoparticles in biomedicine"; J. Phys. D: Appl. Phys., 36 (2003) R167-R181]:
i) Transporte de drogas terapéuticas o de radioisótopos;i) Transport of therapeutic drugs or radioisotopes;
ii) Separadores magnéticos de células marcadas;ii) Magnetic cell separators marked;
iii) Destrucción de tumores vía hipertermia; yiii) Destruction of tumors via hyperthermia; Y
iv) Agentes de contraste en aplicaciones de resonancia magnética.iv) Contrast agents in applications magnetic resonance.
Dependiendo del tipo de aplicación, es necesario utilizar métodos de detección para la presencia y monitorizado de las nanopartículas magnéticas en el tejido biológico, apropiados para cada uso concreto. Para la detección de partículas magnéticas se utilizan, de forma tradicional, magnetómetros de tipo VSM (Magnetómetro de muestra vibrante, Vibrating Sample Magnetometer), AGFM (Magnetómetro de gradiente de campo alterno, Alternating Gradient Field Magnetometer), y SQUID (Dispositivo superconductor de interferencia cuántica, Superconducting Quantum Interference Device), siendo estos últimos los más sensibles.Depending on the type of application, it is necessary to use detection methods for the presence and monitoring of magnetic nanoparticles in the biological tissue, appropriate for each specific use. Magnetometers of the VSM type (Vibrating Sample Magnetometer , Vibrating Sample Magnetometer ), AGFM ( Alternating Gradient Magnetometer , Alternating Gradient Field Magnetometer ), and SQUID (Superconducting Interference Device) are traditionally used to detect magnetic particles. quantum, Superconducting Quantum Interference Device ), the latter being the most sensitive.
En aplicaciones de imágenes médicas, las partículas se han detectado, como intensificadores de imagen en técnicas de Imagen por Resonancia Magnética (IRM), y en concreto, en Resonancia Magnética Nuclear (RMN), habitualmente utilizados en sistemas de diagnosis médica. Ésta es la aplicación más extendida, como lo muestran las patentes US2008221430, WO2008091364 y WO2008057578, por poner algunos ejemplos.In medical imaging applications, the particles have been detected, as image intensifiers in Magnetic Resonance Imaging (MRI) techniques, and specifically, in Nuclear Magnetic Resonance (NMR), usually used in medical diagnosis systems. This is the most widespread application, as shown in US2008221430, WO2008091364 and WO2008057578, for giving some examples.
La magnetoencefalografía (MEG) es una técnica de neuroimagen funcional que detecta los campos magnéticos generados por la actividad del sistema nervioso central. Con la magnetoencefalografía se pueden medir campos magnéticos del orden de 10^{-14} T (dependiendo del ruido de los sensores que es de 3 fT/Hz^{1/2}), típicos valores creados por las corrientes cerebrales. Es la única técnica de neuroimagen funcional no invasiva y es la que posee la mayor resolución tanto temporal como espacial. Actualmente su rango de aplicación está limitado al campo de la diagnosis neurológica. Con la técnica de magnetoencefalografía sólo se pueden detectar campos alternos de frecuencias comprendidas entre 1 Hz y 2000 Hz. Por lo tanto para poder utilizar un sistema de magnetoencefalografía para la detección de nanopartículas magnéticas y su aplicación a imágenes, es necesario un sistema capaz de modular en amplitud el campo magnético creado por las nanopartículas (las nanopartículas magnéticas crean un campo magnético constante).Magnetoencephalography (MEG) is a technique of Functional neuroimaging that detects the magnetic fields generated by the activity of the central nervous system. With the Magnetoencephalography magnetic fields of the order can be measured 10 - 14 T (depending on the sensor noise that is 3 fT / Hz 1/2), typical values created by the currents brain It is the only functional neuroimaging technique not invasive and is the one with the highest resolution both temporal and space. Currently its application range is limited to the field of neurological diagnosis. With the technique of Magnetoencephalography can only detect alternate fields of frequencies between 1 Hz and 2000 Hz. Therefore for be able to use a magnetoencephalography system for detection of magnetic nanoparticles and their application to images, a system capable of amplitude modulating the field is necessary magnetic created by the nanoparticles (the nanoparticles magnetic create a constant magnetic field).
En el documento [W. Jia, G. Xu, R.J. Sclabassi, J-G Zhu, A. Bagic, M. Sun: "Detection of magnetic nanoparticles with magnetoencephalography"; J. Magn. Magn. Mater., 320 (2008), 1472-1478] se presenta un sistema para detectar nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía. Para modular el campo magnético utilizan un sistema con un funcionamiento análogo al de un molino de viento. Las muestras que contienen las nanopartículas se sitúan en las aspas del molino. La velocidad de rotación de las aspas se puede controlar y así se puede tener control sobre la frecuencia de modulación del campo emitido por las nanopartículas. Los autores no dan información acerca de las dimensiones, ni de las cantidades de nanopartículas utilizadas para la detección, además, este montaje implica un sistema de rotación que no es compatible con su uso en aplicaciones biomédicas.In the document [W. Jia, G. Xu, RJ Sclabassi, JG Zhu, A. Bagic, M. Sun: " Detection of magnetic nanoparticles with magnetoencephalography "; J. Magn. Magn. Mater., 320 (2008), 1472-1478] presents a system to detect magnetic nanoparticles by magnetoencephalography. To modulate the magnetic field they use a system with an operation similar to that of a windmill. The samples containing the nanoparticles are placed in the blades of the mill. The speed of rotation of the blades can be controlled and thus you can have control over the frequency of modulation of the field emitted by the nanoparticles. The authors do not give information about the dimensions, or the amounts of nanoparticles used for detection, in addition, this assembly involves a rotation system that is not compatible with its use in biomedical applications.
La presente invención es un sistema y un procedimiento apto para detectar la presencia de nanopartículas magnéticas (NPM) mediante magnetoencefalografía en una muestra, preferentemente de tejido biológico, puesto que modula en amplitud el campo magnético creado por las nanopartículas. El sistema está formado, esencialmente, por un dispositivo que hace vibrar mecánicamente los tejidos biológicos donde se alojan nanopartículas magnéticas, así como un magnetoencefalógrafo estándar. El sistema así descrito evita los problemas de uso de los magnetoencefalógrafos con las nanopartículas y abre un nuevo campo de aplicación para los mismos.The present invention is a system and a procedure suitable for detecting the presence of nanoparticles magnetic (NPM) by magnetoencephalography in a sample, preferably of biological tissue, since it modulates in amplitude the magnetic field created by the nanoparticles. The system is formed essentially by a device that vibrates mechanically the biological tissues where nanoparticles are housed magnetic, as well as a standard magnetoencephalograph. The system thus described avoids the problems of use of magnetoencephalographs with nanoparticles and opens a new field of application for them.
El sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, donde dichas nanopartículas magnéticas están contenidas en una muestra de estudio, comprende un magnetoencefalógrafo con un apantallamiento externo y medios de vibración configurados para generar una vibración de la muestra de estudio y para que la modulación en amplitud del campo magnético producido por dichas nanopartículas magnéticas por efecto de la vibración de la muestra de estudio sea detectable por dicho magnetoencefalógrafo.The nanoparticle detection system magnetic by magnetoencephalography, where said Magnetic nanoparticles are contained in a sample of study, includes a magnetoencephalograph with a shield external and vibration media configured to generate a vibration of the study sample and so that the modulation in amplitude of the magnetic field produced by said nanoparticles magnetic effect of the vibration of the study sample be detectable by said magnetoencephalograph.
El campo magnético lo producen las nanopartículas, pero éste es un campo continuo. El magnetoencefalógrafo sólo detecta campos alternos, por ello se hace vibrar las partículas, y en consecuencia, el campo magnético estará modulado y se podrá detectar con el magnetoencefalógrafo para frecuencias y amplitudes adecuadas.The magnetic field is produced by nanoparticles, but this is a continuous field. He Magnetoencephalograph only detects alternate fields, so it is done vibrate the particles, and consequently, the magnetic field will be modulated and can be detected with the magnetoencephalograph to appropriate frequencies and amplitudes.
Los medios de vibración comprenden, en una realización preferente:The vibration means comprise, in a preferred embodiment:
- un primer émbolo situado dentro del apantallamiento propio del magnetoencefalógrafo y configurado para alojar la muestra de estudio;- a first piston located inside the screening of the magnetoencephalograph and configured to host the study sample;
- un segundo émbolo externo al apantallamiento propio del magnetonecelógrafo y conectado al primer émbolo mediante un tubo;- a second piston external to the shield own of the magnetograph and connected to the first piston by a tube;
- medios de accionamiento configurados para actuar sobre el segundo émbolo y generar una vibración mecánica de la muestra de estudio.- drive means configured for act on the second plunger and generate a mechanical vibration of The study sample.
Los medios de accionamiento están preferentemente configurados para regular la frecuencia de vibración de la muestra de estudio.The drive means are preferably configured to regulate the frequency of Vibration of the study sample.
En una realización preferida los medios de accionamiento comprenden un sistema biela-manivela accionado por un motor y una válvula neumática configurada para permitir el paso de una cantidad de aire determinada al interior de una membrana de látex que envuelve ambos émbolos, para regular la amplitud de la vibración mecánica de la muestra de estudio.In a preferred embodiment the means of drive comprise a crank-crank system powered by a motor and a pneumatic valve configured to allow the passage of a certain amount of air into a latex membrane that wraps both plungers to regulate the amplitude of the mechanical vibration of the study sample.
El motor puede ser un motor de corriente continua alimentado por una fuente de alimentación, la cual está configurada para regular la frecuencia de vibración de la muestra de estudio mediante la variación de la tensión de alimentación.The motor can be a current motor continues to be powered by a power supply, which is set to regulate the vibration frequency of the sample of study by varying the supply voltage.
La muestra de estudio es preferentemente tejido biológico.The study sample is preferably woven biological.
Es también objeto de la presente invención un procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, donde dichas nanopartículas magnéticas están contenidas en una muestra de estudio, que comprende:An object of the present invention is also a magnetic nanoparticle detection procedure by magnetoencephalography, where said magnetic nanoparticles are contained in a study sample, which includes:
- generar una vibración de la muestra de estudio de forma que la modulación en amplitud del campo magnético producido por dichas nanopartículas magnéticas por efecto de la vibración de la muestra de estudio sea detectable por un magnetoencefalógrafo;- generate a vibration of the study sample so that the amplitude modulation of the magnetic field produced by said magnetic nanoparticles by effect of the vibration of the study sample is detectable by a magnetoencephalograph;
- detectar mediante un magnetoencefalógrafo el campo magnético producido por las nanopartículas magnéticas contenidas en la muestra.- detect by magnetoencephalograph the magnetic field produced by magnetic nanoparticles contained in the sample.
Este procedimiento es válido para detectar campos magnéticos débiles y continuos. El magnetoencefalógrafo tiene una gran sensibilidad para campos débiles, pero alternos. Con el procedimiento propuesto el que sea un campo continuo no plantea problemas, puesto que se modula para que el magnetoencefalógrafo lo pueda detectar. Se puede utilizar el procedimiento como marcador de moléculas.This procedure is valid to detect weak and continuous magnetic fields. The magnetoencephalograph It has great sensitivity for weak but alternate fields. With the proposed procedure that is a continuous field does not raise problems, since it is modulated so that the magnetoencephalograph can detect The procedure can be used as a marker for molecules
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants not they intend to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For experts in the field, others objects, advantages and features of the invention will come off partly from the description and partly from the practice of invention. The following examples and drawings are provided by way of of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention In addition, the present invention covers all possible combinations of particular and preferred embodiments here indicated.
Fig. 1 muestra una vista esquematizada del sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, objeto de la presente invención.Fig. 1 shows a schematic view of the magnetic nanoparticle detection system by magnetoencephalography, object of the present invention.
Fig. 2 muestra la señal detectada por los primeros cinco canales del magnetoencefalógrafo, en presencia del sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía en una muestra de tejido sin nanopartículas.Fig. 2 shows the signal detected by the first five channels of the magnetoencephalograph, in the presence of magnetic nanoparticle detection system by magnetoencephalography in a tissue sample without nanoparticles.
Fig. 3 muestra la misma respuesta de la figura 2, pero con nanopartículas de níquel vibrando en la membrana interior. La imanación remanente de estas nanopartículas se midió con un Magnetómetro de Muestra Vibrante.(VSM), siendo de 25 \muemu.Fig. 3 shows the same answer in the figure 2, but with nickel nanoparticles vibrating on the membrane inside. The remaining magnetization of these nanoparticles was measured with a Vibrating Sample Magnetometer (VSM), being 25 \ mumu
Fig. 4 muestra la señal recogida por el magnetoencefalógrafo, utilizando el sistema de vibración a una frecuencia de 3 Hz y una amplitud de 0.5 mm, en una muestra de tejido cerebral sin lesión y sin nanopartículas. Es decir, es la señal sin muestra magnética, en tejido sano.Fig. 4 shows the signal collected by the magnetoencephalograph, using the vibration system at a frequency of 3 Hz and an amplitude of 0.5 mm, in a sample of brain tissue without injury and without nanoparticles. That is, it is the signal without magnetic sample, in healthy tissue.
Fig. 5 muestra la señal recogida por el magnetoencefalógrafo en las mismas condiciones de la figura 4. En este caso se trata de tejido de cerebro de rata sin lesión y con nanopartículas.Fig. 5 shows the signal collected by the magnetoencephalograph under the same conditions as in figure 4. In this case is about rat brain tissue without injury and with nanoparticles.
Fig. 6 muestra una señal análoga a las dos anteriores, pero en este caso, la muestra de tejido está lesionada con un electrodo de vidrio. En este caso, no se habían inyectado nanopartículas a la rata objeto del estudio.Fig. 6 shows a signal analogous to both above, but in this case, the tissue sample is injured With a glass electrode. In this case, they had not injected nanoparticles to the rat under study.
Fig. 7 muestra la señal procedente del magnetoencefalógrafo recogida al utilizar una muestra de tejido de cerebro de rata, lesionada según se ha indicado. En este caso el animal había sido inyectado con nanopartículas magnéticas.Fig. 7 shows the signal from the Magnetoencephalograph collected when using a tissue sample from Rat brain, injured as indicated. In this case the animal had been injected with magnetic nanoparticles.
Tal y como se muestra en la figura 1 el sistema
de detección de nanopartículas magnéticas mediante
magnetoencefalografía objeto de la presente invención comprende un
magnetoencefalógrafo 1 con un apantallamiento externo 2 y medios de
vibración mecánica de la muestra de tejido biológico, no rotativos,
y configurados para que la modulación en amplitud del campo
magnético producido por las nanopartículas sea detectable por dicho
magnetoencefaló-
grafo 1.As shown in Figure 1, the magnetic nanoparticle detection system by magnetoencephalography object of the present invention comprises a magnetoencephalograph 1 with an external shield 2 and mechanical vibration means of the biological tissue sample, non-rotating, and configured for that the amplitude modulation of the magnetic field produced by the nanoparticles is detectable by said magnetoencephalopha-
graph 1.
Los medios de vibración comprenden a su vez y al menos, un primer émbolo 3, no metálico, conteniendo una muestra de tejido biológico con o sin nanopartículas magnéticas y situado dentro del apantallamiento 2 propio del magnetoencefalógrafo 1; y donde dicho primer émbolo 3 está conectado mediante un tubo 4 del mismo material a un segundo émbolo externo 5, actuado por unos medios de accionamiento configurados para regular la frecuencia de la vibración mecánica de la muestra contenida en el primer émbolo 3.The vibration means comprise in turn and at the less, a first piston 3, not metallic, containing a sample of biological tissue with or without magnetic nanoparticles and located within the shield 2 of the magnetoencephalograph 1; Y wherein said first plunger 3 is connected by a tube 4 of the same material to a second external piston 5, actuated by drive means configured to regulate the frequency of the mechanical vibration of the sample contained in the first plunger 3.
Los medios de accionamiento mencionados comprenden un sistema biela-manivela 6 accionado por un motor de corriente continua 7 girando a revoluciones constantes, así como una válvula neumática 8 que permite el paso de una cantidad de aire determinada para regular la amplitud de la vibración mecánica de la muestra contenida en el primer émbolo 3.The mentioned drive means they comprise a crank-crank system 6 driven by a DC motor 7 rotating at constant revolutions, as well as a pneumatic valve 8 that allows the passage of a amount of air determined to regulate the amplitude of the mechanical vibration of the sample contained in the first plunger 3.
Ambos émbolos (3,5) están cerrados por una membrana de látex que puede vibrar con el paso del aire. Para aumentar la amplitud de vibración, se toma el émbolo 5 cercano al motor de menor diámetro que el émbolo 3 alojado en el magnetoencefalógrafo 1. Para conseguir la variación de amplitud en el movimiento, se conecta la válvula 8 al sistema. Abriendo la válvula 8, hay menos presión transmitida entre las membranas y la amplitud de oscilación decrece hasta aproximadamente 0.5 mm. Cerrando la válvula, la presión transmitida aumenta, y con ello, la amplitud de la oscilación se incrementa hasta aproximadamente 2.3 mm. La frecuencia se regula con la fuente de alimentación 9 que alimenta el motor 7 de corriente continua.Both pistons (3,5) are closed by a latex membrane that can vibrate with the passage of air. For increase the amplitude of vibration, the piston 5 is taken close to the smaller diameter motor than piston 3 housed in the magnetoencephalograph 1. To achieve the amplitude variation in the movement, valve 8 is connected to the system. Opening the valve 8, there is less pressure transmitted between the membranes and the oscillation amplitude decreases to approximately 0.5 mm. By closing the valve, the transmitted pressure increases, and with it, the oscillation amplitude increases to approximately 2.3 mm The frequency is regulated with the power supply 9 which It supplies the motor 7 with direct current.
La figura 2 muestra la señal recogida por el magnetoencefalógrafo, utilizando el sistema de vibración a una frecuencia de 3 Hz y una amplitud de 0.5 mm con el portamuestras vacío, sin nanopartículas.Figure 2 shows the signal collected by the magnetoencephalograph, using the vibration system at a frequency of 3 Hz and an amplitude of 0.5 mm with the sample holder empty, without nanoparticles.
La figura 3 muestra la señal recogida por el magnetoencefalógrafo, utilizando el sistema de vibración a una frecuencia de 3 Hz y una amplitud de 0.5 mm, con nanopartículas de níquel, de momento magnético remanente de 25 \muemu.Figure 3 shows the signal collected by the magnetoencephalograph, using the vibration system at a frequency of 3 Hz and an amplitude of 0.5 mm, with nanoparticles of nickel, with a remaining magnetic moment of 25 µm.
Se ha comprobado la validez de la presente invención para detectar la presencia de nanopartículas magnéticas en tejido de cerebro de rata. Para ello, se han inyectado nanopartículas de magnetita (Fe_{3}O_{4}) (comerciales, de 100 nm de diámetro en disolución acuosa (Kisker-PMP-100), rodeadas de dextran para su biocompatibilidad), al sujeto de estudio (en este caso una rata de laboratorio). Con el sistema de vibración descrito se han medido distintas muestras de tejido cerebral de rata, y se han comparado los resultados obtenidos en muestras de cerebro sano y con lesión, con y sin nanopartículas magnéticas inyectadas al torrente sanguíneo del animal. La lesión se ha producido por penetración insertando un una micropipeta de vidrio en una zona determinada del cerebro del animal, y retirándola minutos después.The validity of this has been verified invention to detect the presence of magnetic nanoparticles in rat brain tissue. To do this, they have injected magnetite nanoparticles (Fe 3 O 4) (commercial, 100 nm in diameter in aqueous solution (Kisker-PMP-100), surrounded by dextran for biocompatibility), the subject of study (in this case a laboratory rat). With the vibration system described different samples of rat brain tissue have been measured, and have compared the results obtained in healthy brain samples and with injury, with and without magnetic nanoparticles injected into animal's bloodstream The injury has been caused by penetration by inserting a glass micropipette into an area determined from the brain of the animal, and removing it minutes after.
Las muestras del tejido del cerebro a estudiar se sitúan en el émbolo interior en la sala donde se encuentra el magnetoencefalógrafo. Las condiciones típicas de frecuencia y amplitud de la vibración ha sido de 3 Hz y una amplitud de 0.5 mm. Las figuras 4-7 muestran las diferencias de las señales recogidas por distintos canales del magnetoencefalógrafo, en las distintas situaciones descritas; a saber: tejido sano con y sin nanopartículas y tejido con lesión con y sin nanopartículas.Samples of brain tissue to study they are placed in the inner piston in the room where the magnetoencephalograph Typical frequency conditions and vibration amplitude has been 3 Hz and an amplitude of 0.5 mm. Figures 4-7 show the differences of signals collected by different channels of the magnetoencephalograph, in the different situations described; namely: healthy tissue with and without nanoparticles and tissue with lesion with and without nanoparticles.
Se muestran los cinco primeros canales del magnetoencefalógrafo, por ser los más cercanos a la zona de medida, y por tanto los más sensibles. En el resto de los canales, no se observan diferencias importantes entre las distintas situaciones que se exponen. Como puede apreciarse, hay un aumento considerable en la señal detectada por el magnetoencefalógrafo en el caso del animal inyectado y el cerebro lesionado, lo que corrobora la presencia de las nanopartículas magnéticas en la zona cercana a la lesión. Con esto se demuestra la presencia de nanopartículas magnéticas, fijadas en las cercanías del tejido lesionado.The first five channels of the magnetoencephalograph, being the closest to the measurement area, and therefore the most sensitive. In the rest of the channels, I don't know they observe important differences between the different situations that They are exposed. As can be seen, there is a considerable increase in the signal detected by the magnetoencephalograph in the case of injected animal and the injured brain, which corroborates the presence of magnetic nanoparticles in the area near the injury. This demonstrates the presence of nanoparticles magnetic, fixed in the vicinity of the injured tissue.
La figura 4 muestra la señal recogida por el magnetoencefalógrafo, utilizando el sistema de vibración a una frecuencia de 3 Hz y una amplitud de 0.5 mm, en una muestra de tejido cerebral sin lesión y sin nanopartículas. Es decir, es la señal sin muestra magnética, en tejido sano y el resultado es el esperable. No se aprecia ninguna señal magnética salvo el nivel de ruido entorno a los 100 fT, posiblemente producido por las partes magnéticas naturales del cerebro (hemoglobina, etc..).Figure 4 shows the signal collected by the magnetoencephalograph, using the vibration system at a frequency of 3 Hz and an amplitude of 0.5 mm, in a sample of brain tissue without injury and without nanoparticles. That is, it is the signal without magnetic sample, in healthy tissue and the result is the expected. No magnetic signal is visible except the level of noise around 100 fT, possibly produced by the parties natural magnetic brain (hemoglobin, etc ..).
En la figura 5 se muestra la señal recogida por el magnetoencefalógrafo en las mismas condiciones de la figura 4; en este caso se trata de tejido de cerebro de rata sin lesión y con nanopartículas. Se observa que la señal es muy parecida a la anterior, dentro del nivel de ruido. No se detecta un aumento de la concentración de nanopartículas magnéticas en el cerebro.Figure 5 shows the signal collected by the magnetoencephalograph under the same conditions as in figure 4; in this case it is rat brain tissue without injury and with nanoparticles. It is observed that the signal is very similar to the above, within the noise level. An increase in the concentration of magnetic nanoparticles in the brain.
La figura 6 muestra la señal análoga a las dos anteriores, pero en este caso, la muestra de tejido está lesionada con un electrodo de vidrio. En este caso, no se habían inyectado nanopartículas a la rata, por lo que la pequeña variación en la señal que se aprecia en el canal 3 puede ser debido a la presencia de tejido de acumulo de sangre en el trayecto lesionado.Figure 6 shows the analog signal at two o'clock above, but in this case, the tissue sample is injured With a glass electrode. In this case, they had not injected rat nanoparticles, so the small variation in the signal that can be seen on channel 3 may be due to the presence of blood accumulation tissue in the injured path.
La figura 7 muestra la señal procedente del magnetoencefalógrafo recogida al utilizar una muestra de tejido de cerebro de rata, lesionada según se ha indicado. En este caso el animal había sido inyectado con nanopartículas magnéticas y la diferencia en la señal es notoria respecto a las anteriores.Figure 7 shows the signal from the Magnetoencephalograph collected when using a tissue sample from Rat brain, injured as indicated. In this case the animal had been injected with magnetic nanoparticles and the difference in the signal is notorious with respect to the previous ones.
La vibración es de frecuencia lo suficientemente baja para permitir la aplicación a tejidos vivos y su uso en la utilización de nanopartículas magnéticas como marcadores biológicos. En concreto, se propone la utilización de nanopartículas magnéticas para detectar la acumulación de macrófagos. La función principal de los macrófagos, como parte del sistema inmunológico, es la de acumularse en zonas cercanas a lesiones. Capturan todos los cuerpos extraños que se introducen en el organismo como las bacterias y sustancias de desecho de los tejidos. Así, si se introducen nanopartículas magnéticas en el torrente sanguíneo, los macrófagos las capturarán rápidamente y tenderán a acumularse cerca de las lesiones, con lo que se puede utilizar esta técnica para la detección de lesiones cerebrales de tamaño inferior al milímetro. Si bien puede así mismo aplicarse a la detección de distribuciones de nanopartículas magnéticas y por tanto a la formación de imágenes biomédicas.The vibration is frequency enough low to allow application to living tissues and their use in the use of magnetic nanoparticles as biological markers. Specifically, the use of magnetic nanoparticles is proposed to detect the accumulation of macrophages. The main function of macrophages, as part of the immune system, is that of accumulate in areas near injuries. They capture all the bodies strangers that enter the body like bacteria and tissue waste substances. So, if they are introduced magnetic nanoparticles in the bloodstream, macrophages they will capture them quickly and tend to accumulate near the lesions, so that this technique can be used for Detection of brain lesions smaller than one millimeter. Yes it may well be applied to the detection of distributions of magnetic nanoparticles and therefore to imaging Biomedical
Según se ha descrito en el punto anterior, al inyectar nanopartículas magnéticas (biocompatibles) al torrente sanguíneo de un ser vivo, éstas serán capturadas rápidamente por los macrófagos. Si el organismo presenta alguna lesión, estos macrófagos emigrarán rápidamente a las cercanías de las zonas lesionadas. Los macrófagos capturan estas partículas, pero no son capaces de metabolizarlas, como ocurre con otras sustancias, por lo que quedan en el interior de los macrófagos. Por lo tanto, la presencia de nanopartículas nos da idea de lesiones presentes en su cercanía y pueden usarse como marcadores para Imagen Médica por Resonancia Magnética.As described in the previous point, at inject magnetic (biocompatible) nanoparticles into the torrent blood of a living being, these will be captured quickly by the macrophages. If the organism presents an injury, these macrophages will migrate quickly to the vicinity of the areas injured. Macrophages capture these particles, but they are not able to metabolize them, as with other substances, so that remain inside the macrophages. Therefore, the presence of nanoparticles gives us an idea of lesions present in their proximity and can be used as markers for Medical Imaging by Magnetic resonance.
Una de las aplicaciones más inmediatas del uso del sistema descrito es la detección de pequeñas hemorragias o pequeñas lesiones cerebrales. Esta primera aproximación es debida al diseño de los magnetoencefalógrafos estándar, especialmente pensados para medir campos magnéticos cerebrales. El magnetoencefalógrafo dispone de varias centenas de sensores de tipo SQUID alineados esféricamente para proporcionar una cobertura cortical completa. Cada sensor crea una señal que puede analizarse separadamente.One of the most immediate applications of use of the system described is the detection of small hemorrhages or small brain lesions This first approach is due to the design of standard magnetoencephalographs, especially designed to measure brain magnetic fields. He magnetoencephalograph has several hundreds of type sensors SQUID spherically aligned to provide coverage full cortical Each sensor creates a signal that can be analyzed separately.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901528A ES2333766B2 (en) | 2009-07-02 | 2009-07-02 | SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETECTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES BY MAGNETOENCEPHALOGRAPHY. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901528A ES2333766B2 (en) | 2009-07-02 | 2009-07-02 | SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETECTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES BY MAGNETOENCEPHALOGRAPHY. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2333766A1 ES2333766A1 (en) | 2010-02-26 |
| ES2333766B2 true ES2333766B2 (en) | 2011-02-07 |
Family
ID=41666691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200901528A Expired - Fee Related ES2333766B2 (en) | 2009-07-02 | 2009-07-02 | SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETECTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES BY MAGNETOENCEPHALOGRAPHY. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2333766B2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7202667B2 (en) * | 2004-06-07 | 2007-04-10 | California Institute Of Technology | Anisotropic nanoparticle amplification of magnetic resonance signals |
| JP5295769B2 (en) * | 2005-08-31 | 2013-09-18 | ティツー・バイオシステムズ・インコーポレーテッド | NMR apparatus for detecting analytes |
| WO2007035871A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for tuning properties of nanoparticles |
| US8587304B2 (en) * | 2007-09-05 | 2013-11-19 | The Regents Of The University Of California | Optical atomic magnetometer |
| US20090068112A1 (en) * | 2007-09-11 | 2009-03-12 | Yousef Haik | Magnetic Nanoparticles for Imaging |
-
2009
- 2009-07-02 ES ES200901528A patent/ES2333766B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHEUNG T. et al. "{}Detection of magnetic nanoparticles using sensor noise for magneoencephalogrphy imaging"{}, Neuroimage, 01.07.2009, vol. 1, suplemento 1, página S140. * |
| WENYAN JIA et al. "{}Detection of magnetic nanoparticles with magnetoencephalography"{}, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, abril 2008, vol. 320, n$^{o}$ 8, páginas 1472-1478. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2333766A1 (en) | 2010-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Latikka et al. | Conductivity of living intracranial tissues | |
| US6061587A (en) | Method and apparatus for use with MR imaging | |
| EP1615559B1 (en) | Method to determine the spatial distribution of magnetic particles and magnetic particle administering compositions | |
| JP6387408B2 (en) | Non-invasive analyte detection system having a modulation source | |
| JP6382971B2 (en) | Response signal modulation to distinguish between analyte and background signal | |
| WO2002082979A2 (en) | Navigating and maneuvering of an in vivo vechicle by extracorporeal devices | |
| JP5595497B2 (en) | Apparatus and method for affecting magnetic particles and detecting said magnetic particles | |
| DE112007001101T5 (en) | Bioelectromagnetic interface system | |
| US7505807B1 (en) | Magnetic resonance apparatus for use with active electrode and drug deliver catheter | |
| Kettering et al. | Minimal-invasive magnetic heating of tumors does not alter intra-tumoral nanoparticle accumulation, allowing for repeated therapy sessions: an in vivo study in mice | |
| US20210030321A1 (en) | Implantable Dissolved Oxygen Sensor and Methods of Use | |
| Gleich | Principles and applications of magnetic particle imaging | |
| US11241296B2 (en) | Imaging fiducial markers and methods | |
| EP1280456A2 (en) | Drug deliver catheter device with active electrode | |
| CN108853057A (en) | SPIO nano particle is preparing the application in the neuromagnetic stimulation reinforcing agent for treating neurogenic disease | |
| WO1996039933A1 (en) | Apparatus and methodology for determining oxygen in biological systems | |
| ES2333766B2 (en) | SYSTEM AND PROCEDURE FOR DETECTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES BY MAGNETOENCEPHALOGRAPHY. | |
| Vigouroux et al. | A stimulation method using odors suitable for PET and fMRI studies with recording of physiological and behavioral signals | |
| EP3178393A1 (en) | Biomagnetism measurement device | |
| US20100041983A9 (en) | Device and method for pathology detection | |
| Bilgen | Imaging corticospinal tract connectivity in injured rat spinal cord using manganese-enhanced MRI | |
| Nihashi et al. | Functional magnetic resonance imaging evidence for a representation of the ear in human primary somatosensory cortex: comparison with magnetoencephalography study | |
| Nikitin et al. | Non‐invasive in vivo mapping and long‐term monitoring of magnetic nanoparticles in different organs of animals | |
| Djordjevic et al. | Biomedical applications | |
| WO2018200917A1 (en) | Detection and modulation of electrical states in living tissues |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100226 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2333766 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20110126 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180924 |