The aim of this project is to develop a conceptually new class of biodegradable phosphorus-containing contrast agents for 1H/31P magnetic resonance (MR). The main advantage of these contrast agents, which contain phosphorus compounds connected by biodegradable linkers to Gd3+ or Fe3+, is their ability to switch between 1H and 31P MR contrast in response to external biochemical changes. The contrast agents act solely as T1 contrast agents for 1H MR to provide anatomical information. As the 31P signal gets widen due to the presence paramagnetic of Gd3+/Fe3+ ions in their vicinity, it becomes undetectable by 31P MR. If the link is cleaved in response to an external biochemical stimulus, the paramagnetic switch is released, with the 31P signal appearing. Both 1H and 31P MR imaging can be easily combined within the same experiment, providing both anatomical and functional information.

Cílem projektu je vyvinout koncepčně novou třídu biodegradovatelných responzivních kontrastních látek, které jsou určené pro 1H/31P magnetickou rezonanci (MR). Unikátnost těchto kontrastních látek obsahující sloučeniny fosforu s navázaným gadoliniem nebo železem spočívá v přepnutí z 1H na 31P MR kontrast jako odpověď na vnější biochemické změny. Činidlo obsahující současně fosfor a gadolinium nebo železo vykazuje pouze vlastnosti T1 kontrastní látky u 1H MR zobrazování a poskytuje anatomické informace, protože Gd3+/Fe3+ způsobuje rozšíření 31P MR signálu, a proto není fosforový MR signál detekovatelný. Pokud bude vazba mezi fosforem a Gd3+/Fe3+ přerušena prostřednictvím biochemického podnětu, Gd3+/Fe3+ se uvolní, 31P MR signál ve spektru se zúží a proto bude detekovatelný pomocí 31P MR. Výhodou je, že 1H a 31P MR se může jednoduše kombinovat během jednoho experimentu a proto tato kontrastní látka může poskytovat nejen anatomickou, ale i funkční diagnostickou informaci.

• Klíčová slova
• kontrastní látka, contrast agent, Responzivní kontrastní látky, Drug delivery systémy, 1H/31P magnetická resonance, Responsive contrast agents, Drug delivery systems, 1H/31P magnetic resonance, 31P zobrazování magnetickou rezonancí, funkční nanodiagnostika, 31P magnetic resonance imaging, functional nanodiagnostics,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

We developed a multifunctional polymer coating for nanoparticles (NPs) that enables simultaneous detection by 19F MRI and shielding from blood plasma fouling. The coating is based on a water-soluble fluorinated poly(N-(2-fluoroethyl)acrylamide) (PFEAM) that shows high 19F MRI sensitivity, cytocompatibility and excellent antifouling properties, significantly outperforming polyethylene glycol. A proof-of-concept experiment was performed by synthesizing polymer-coated gold NPs that were successfully visualized by 19F MRI at magnetic fields close to the fields used in clinical practice. This universal approach can be used for coating and tracing of various NPs upon suitable polymer chain-end modification.

• MeSH
• akrylové pryskyřice chemie   farmakologie   MeSH
• biokompatibilní potahované materiály chemie   farmakologie   MeSH
• bioznečištění prevence a kontrola   MeSH
• fluor MeSH
• halogenace MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie * MeSH
• nanostruktury chemie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Over the last few years, the development and relevance of 19F magnetic resonance imaging (MRI) for use in clinical practice has emerged. MRI using fluorinated probes enables the achievement of a specific signal with high contrast in MRI images. However, to ensure sufficient sensitivity of 19F MRI, fluorine probes with a high content of chemically equivalent fluorine atoms are required. The majority of 19F MRI agents are perfluorocarbon emulsions, which have a broad range of applications in molecular imaging, although the content of fluorine atoms in these molecules is limited. In this review, we focus mainly on polymer probes that allow higher fluorine content and represent versatile platforms with properties tailorable to a plethora of biomedical in vivo applications. We discuss the chemical development, up to the first imaging applications, of these promising fluorine probes, including injectable polymers that form depots that are intended for possible use in cancer therapy.

• MeSH
• fluor chemie   MeSH
• fluorokarbony chemie   MeSH
• koncentrace vodíkových iontů MeSH
• kontrastní látky chemie   MeSH
• lidé MeSH
• molekulární sondy chemie   MeSH
• molekulární zobrazování přístrojové vybavení   metody   MeSH
• myši MeSH
• polymery chemie   MeSH
• radiační rozptyl MeSH
• reaktivní formy kyslíku metabolismus   MeSH
• světlo MeSH
• teplota MeSH
• zobrazování fluorovou magnetickou rezonancí metody   trendy   MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• myši MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• přehledy MeSH

There is currently no treatment for restoring lost neurological function after stroke. A growing number of studies have highlighted the potential of stem cells. However, the mechanisms underlying their beneficial effect have yet to be explored in sufficient detail. In this study, we transplanted human induced pluripotent stem cell-derived neural precursors (iPSC-NPs) in rat temporary middle cerebral artery occlusion (MCAO) model. Using magnetic resonance imaging (MRI) and magnetic resonance spectroscopy (MRS) we monitored the effect of cells and assessed lesion volume and metabolite changes in the brain. We monitored concentration changes of myo-inositol (Ins), Taurine (Tau), Glycerophosphocholine+Phosphocholine (GPC+PCh), N-acetyl-aspartate+N-acetyl-aspartyl-glutamate (NAA+NAAG), Creatine+Phosphocreatine (Cr+PCr), and Glutamate+Glutamine (Glu+Gln) in the brains of control and iPSC-NP-transplanted rats. Based on initial lesion size, animals were divided into small lesion and big lesion groups. In the small lesion control group (SCL), lesion size after 4 months was three times smaller than initial measurements. In the small lesion iPSC-NP-treated group, lesion volume decreased after 1 month and then increased after 4 months. Although animals with small lesions significantly improved their motor skills after iPSC-NP transplantation, animals with big lesions showed no improvement. However, our MRI data demonstrate that in the big lesion iPSC-NP-treated (BTL) group, lesion size increased only up until 1 month after MCAO induction and then decreased. In contrast, in the big lesion control group, lesion size increased throughout the whole experiment. Significantly higher concentrations of Ins, Tau, GPC+PCh, NAA+NAAG, Cr+PCr, and Glu+Gln were found in in contralateral hemisphere in BTL animals 4 months after cell injection. Lesion volume decreased at this time point. Spectroscopic results of metabolite concentrations in lesion correlated with volumetric measurements of lesion, with the highest negative correlation observed for NAA+NAAG. Altogether, our results suggest that iPSC-NP transplantation decreases lesion volume and regulates metabolite concentrations within the normal range expected in healthy tissue. Further research into the ability of iPSC-NPs to differentiate into tissue-specific neurons and its effect on the long-term restoration of lesioned tissue is necessary.

• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

The ultimate goal of this project is to improve care about the patients with cancer by developing new noninvasive diagnostic and possibly also theranostic imaging tools based on polysaccharide materials. They may serve as customizable toolbox-like carriers selectively delivering active imaging components (such as gadolinium complexes suitable for magnetic resonance imaging, fluorescent dyes or radionuclides) to the solid tumor tissue with self-targeting effect due to size (EPR effect) or due to selective binding to cancer cell-specific structures (ligand targeting). Polysaccharides represent nontoxic natural-sourced biodegradable biocompatible polymer carriers from renewable resources with promising properties for such use in medicine. The active ligand-based targeting will be due to affinity of D-galactosylated structures (such as guar gum itself) to asialoglycoprotein receptors highly overexpressed in hepatocellular carcinomas or based on muscarinic and benzodiazepine receptor ligands that tightly bind to melanoma cells.

Hlavním cílem projektu je zlepšení péče o onkologické pacienty vyvinutím nových diagnostik pro neinvazivní zobrazování založených na polysacharidických materiálech. Tyto systémy mohou sloužit jako adaptovatelné molekulární stavebnice pro cílené doručení aktivních komponent (gadoliniové komplexy pro zobrazování magnetickou rezonancí, fluorescenční barviva nebo radionuklidy) do tkáně pevných nádorů se samocílícím efektem díky velikosti (EPR efekt) nebo díky selektivní vazbě na nádorové buňky (ligandové cílení). Polysacharidy představují biodegradovatelné polymerní nosiče přírodního původu z obnovitelných zdrojů s výhodnými vlastnostmi pro taková použití v medicíně. Aktivní cílení bude dáno afinitou D-galaktosylovaných struktur k asialoglykoproteinovým receptorům, které jsou vysoce exprimované v hepatocelulárních karcinomech, a na pevné vazbě ligandů pro muskarinové a benzodiazepinové receptory na melanomové buňky.

• MeSH
• glykogen MeSH
• karcinom diagnostické zobrazování   MeSH
• magnetická rezonanční tomografie metody   MeSH
• melanom diagnostické zobrazování   MeSH
• nádory diagnostické zobrazování   MeSH
• polysacharidy MeSH

• Konspekt
• Patologie. Klinická medicína
• NLK Obory
• onkologie
• radiologie, nukleární medicína a zobrazovací metody
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Učebnice Basics of Medical Physics (Základy lékařské fyziky) popisuje základní fyzikální vztahy a metody, se kterými se lékař může nejčastěji setkat v klinické nebo experimentální medicíně. Lékařská fyzika je specifická tím, že se zabývá aplikací fyzikálních metod na živý organismus. Je tedy interdisciplinárním vědním oborem, který spojuje fyziku a biologické vědy. Kniha obsahuje osm kapitol: Stavba hmoty; Molekulární biofyzika; Termodynamika; Biofyzika elektrických projevů a účinků; Akustika a fyzikální principy sluchu; Optika; Fyzika rentgenového záření a jeho použití v lékařství; Radioaktivita a ionizující záření. Text je doplněn mnoha obrázky, které pomůžou k snadnějšímu pochopení dané problematiky. Metody, které jsou v učebnici vysvětleny, jsou založeny na různých fyzikálních principech. Některé z nich, např. používání optických zvětšovacích čoček nebo rentgenového záření, jsou známé více než 100 let, jiné nacházejí díky technologickému pokroku uplatnění až v poslední době, jako např. zobrazování magnetickou rezonancí nebo pozitronovou emisní tomografií.Čtenář by tak měl po prostudování této knihy získat ucelený přehled o možnostech využití různých fyzikálních metod v medicíně. Měl by být schopen fyzikální vztahy uvedené v učebnici chápat v širších souvislostech a popsané metody aplikovat v jednotlivých lékařských oborech.

• Klíčová slova
• Lékařské obory,
• MeSH
• biofyzika MeSH

• NLK Obory
• fyzika, biofyzika

Understanding complex situations and planning difficult actions require a brain of appropriate size. Animal encephalisation provides an indirect information about these abilities. The brain is entirely composed of soft tissue and, as such, rarely fossilises. As a consequence, the brain proportions and morphology of some extinct vertebrates are usually only inferred from their neurocranial endocasts. However, because the morphological configuration of the brain is not fully reflected in the endocast, knowledge of the brain/endocast relationship is essential (especially the ratio of brain volume to endocast volume or the equivalent proportion of interstitial tissue) for studying the endocasts of extinct animals. Here we assess the encephalic volume and structure of modern crocodilians. The results we obtained using ex vivo magnetic resonance imaging reveal how the endoneurocranial cavity and brain compartments of crocodilians change configuration during ontogeny. We conclude that the endocasts of adult crocodilians are elongated and expanded while their brains are more linearly organised. The highest proportion of brain tissue to endocast volume is in the prosencephalon at over 50% in all but the largest animals, whereas the proportion in other brain segments is under 50% in all but the smallest animals and embryos. Our results may enrich the field of palaeontological study by offering more precise phylogenetic interpretations of the neuroanatomic characteristics of extinct vertebrates at various ontogenetic stages.

• MeSH
• aligátoři a krokodýli anatomie a histologie   růst a vývoj   MeSH
• biologická evoluce MeSH
• fylogeneze MeSH
• lebka anatomie a histologie   růst a vývoj   MeSH
• magnetická rezonanční tomografie MeSH
• mozek anatomie a histologie   růst a vývoj   MeSH
• zkameněliny MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Učebnice Basics of Medical Physics (Základy lékařské fyziky) popisuje základní fyzikální vztahy a metody, se kterými se lékař může nejčastěji setkat v klinické nebo experimentální medicíně. Lékařská fyzika je specifická tím, že se zabývá aplikací fyzikálních metod na živý organismus. Je tedy interdisciplinárním vědním oborem, který spojuje fyziku a biologické vědy. Kniha obsahuje osm kapitol: Stavba hmoty; Molekulární biofyzika; Termodynamika; Biofyzika elektrických projevů a účinků; Akustika a fyzikální principy sluchu; Optika; Fyzika rentgenového záření a jeho použití v lékařství; Radioaktivita a ionizující záření. Text je doplněn mnoha obrázky, které pomůžou k snadnějšímu pochopení dané problematiky. Metody, které jsou v učebnici vysvětleny, jsou založeny na různých fyzikálních principech. Některé z nich, např. používání optických zvětšovacích čoček nebo rentgenového záření, jsou známé více než 100 let, jiné nacházejí díky technologickému pokroku uplatnění až v poslední době, jako např. zobrazování magnetickou rezonancí nebo pozitronovou emisní tomografií. Čtenář by tak měl po prostudování této knihy získat ucelený přehled o možnostech využití různých fyzikálních metod v medicíně. Měl by být schopen fyzikální vztahy uvedené v učebnici chápat v širších souvislostech a popsané metody aplikovat v jednotlivých lékařských oborech. Nakladatelská anotace

• MeSH
• biofyzika MeSH

• Konspekt
• Lékařské vědy. Lékařství
• Učební osnovy. Vyučovací předměty. Učebnice
• NLK Obory
• fyzika, biofyzika
• NLK Publikační typ
• učebnice vysokých škol

V článku se popisuje historie buněčného zobrazování pomocí magnetické rezonance v České republice, naše zkušenosti v této oblasti získané na pracovišti MR v Institutu klinické a experimentální medicíny a nejnovější trendy v této oblasti, včetně použití multimodálních kontrastních látek. V článku jsou uvedené i aplikace z experimentální medicíny na různých zvířecích modelech a příklad klinické studie, kde se využívaly kontrastní látky ke značení transplantovaných pankreatických ostrůvků.

We describe the history of molecular/cellular imaging using magnetic resonance imaging in the Czech Republic, our experience gained at the Department of Magnetic Resonance at the Institute for Clinical and Experimental Medicine and the latest trends in this field, including the use of multimodal contrast agents. The article also contains applications from experimental medicine on various animal models and an example of a clinical study using contrast agents to label transplanted pancreatic islets.

• MeSH
• buněčný tracking metody   MeSH
• klinická studie jako téma MeSH
• kontrastní látky MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie * metody   MeSH
• modely nemocí na zvířatech MeSH
• molekulární zobrazování * metody   MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• přehledy MeSH

Brain size is widely used as a measure of behavioural complexity and sensory-locomotive capacity in avians but has largely relied upon laborious dissections, endoneurocranial tissue displacement, and physical measurement to derive comparative volumes. As an alternative, we present a new precise calculation method based upon coupled magnetic resonance (MR) imaging and computed tomography (CT). Our approach utilizes a novel interactive Fakir probe cross-referenced with an automated CT protocol to efficiently generate total volumes and surface areas of the brain tissue and endoneurocranial space, as well as the discrete cephalic compartments. We also complemented our procedures by using sodium polytungstate (SPT) as a contrast agent. This greatly enhanced CT applications but did not degrade MR quality and is therefore practical for virtual brain tissue reconstructions employing multiple imaging modalities. To demonstrate our technique, we visualized sex-based brain size differentiation in a sample set of Ring-necked pheasants (Phasianus colchicus). This revealed no significant variance in relative volume or surface areas of the primary brain regions. Rather, a trend towards isometric enlargement of the total brain and endoneurocranial space was evidenced in males versus females, thus advocating a non-differential sexually dimorphic pattern of brain size increase amongst these facultatively flying birds.

• MeSH
• Galliformes MeSH
• kontrastní látky chemie   MeSH
• magnetická rezonanční tomografie * MeSH
• mozek radiografie   MeSH
• počítačová rentgenová tomografie * MeSH
• počítačové zpracování obrazu MeSH
• sloučeniny wolframu chemie   MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• mužské pohlaví MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH