Magnetic particle imaging: Advancements and perspectives for real-time in vivo monitoring and image-guided therapy

Nanoscale

Volumn 5, Issue 10, 2013, Pages 4040-4055

  Pablico Lansigan, Michele H ^a   Situ, Shu F ^a   Samia, Anna Cristina S ^a  

^a CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIAGNOSIS; MAGNETIC RESONANCE IMAGING; MEDICAL IMAGING; METAL NANOPARTICLES; POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY; SUPERPARAMAGNETISM;

BREAKTHROUGH INNOVATIONS; FUTURE RESEARCH DIRECTIONS; IRON OXIDE NANOPARTICLE; MAGNETIC PARTICLE IMAGING; MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI); POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY (PET); SUPERPARAMAGNETIC IRON OXIDE NANOPARTICLES; TEMPORAL AND SPATIAL;

SINGLE PHOTON EMISSION COMPUTED TOMOGRAPHY;

DIAGNOSTIC AGENT; MAGNETITE NANOPARTICLE;

ART; CHEMISTRY; EQUIPMENT; HUMAN; MAGNETISM; METHODOLOGY; REVIEW; TOMOGRAPHY; DEVICES; DIAGNOSTIC USE; PROCEDURES; TRENDS;

HUMANS; MAGNETIC PHENOMENA; MAGNETITE NANOPARTICLES; PORTRAITS AS TOPIC; TOMOGRAPHY;

EID: 84877776801     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3nr00544e     Document Type: Article

References (126)

1. D. Ho X. Sun S. Sun Acc. Chem. Res. 2011 44 875 882
2. R. Bardhan S. Lal A. Joshi N. J. Halas Acc. Chem. Res. 2011 44 936 946
3. J. Xie G. Liu H. S. Eden H. Ai X. Chen Acc. Chem. Res. 2011 44 883 892
4. K. M. Krishnan IEEE Trans. Magn. 2010 46 2523 2558
5. R. Hao R. Xing Z. Xu Y. Hou S. Gao S. Sun Adv. Mater. 2010 22 2729 2742
6. Y.-w. Jun J.-H. Lee J. Cheon Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 5122 5135
7. C. Rümenapp B. Gleich A. Haase Pharm. Res. 2012 29 1165 1179
8. D. Yoo J.-H. Lee T.-H. Shin J. Cheon Acc. Chem. Res. 2011 44 863 874
9. D. Chen X. Xia H. Gu Q. Xu J. Ge Y. Li N. Li J. Lu J. Mater. Chem. 2011 21 12682 12690
10. P. Howes M. Green A. Bowers D. Parker G. Varma M. Kallumadil M. Hughes A. Warley A. Brain R. Botnar J. Am. Chem. Soc. 2010 132 9833 9842
11. T. Knopp and T. M. Buzug, in Magnetic Particle Imaging: An Introduction to Imaging Principles and Scanner Instrumentation, Springer, Heidelberg, New York, Dordrecht, London, 2012
12. R. M. Botnar M. R. Makowski Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2012 105 227 261
13. J. N. Tkacz S. A. Anderson J. Soto RadioGraphics 2009 29 1767 1780
14. R. M. Wong D. A. Gilbert K. Liu A. Y. Louie ACS Nano 2012 6 3461 3467
15. X. Chen M.-C. Cui W. Deuther-Conrad Y.-F. Tu T. Mad Y. Xie B. Jia Y. Li F. Xie X. Wang J. Steinbach P. Brust B.-L. Liu H.-M. Jia Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012 22 6352 6357
16. B. Gleich J. Weizenecker Nature 2005 435 1214 1217
17. J. Borgert J. D. Schmidt I. Schmale J. Rahmer C. Bontus B. Gleich B. David R. Eckart O. Woywode J. Weizenecker J. Schnorr M. Taupitz J. Haegele F. M. Vogt J. Barkhausen Journal of Cardiovascular Computed Tomography 2012 6 149 153
18. P. W. Goodwill E. U. Saritas L. R. Croft T. N. Kim K. M. Krishnan D. V. Schaffer S. M. Conolly Adv. Mater. 2012 24 3870 3877
19. J. Weizenecker J. Borgert B. Gleich Phys. Med. Biol. 2007 52 6363 6374
20. T. Knopp T. F. Sattel S. Biederer J. Rahmer J. Weizenecker B. Gleich J. Borgert T. M. Buzug IEEE Trans. Med. Imag. 2010 29 12 18
21. P. W. Goodwill K. Lu B. Zheng S. M. Conolly Rev. Sci. Instrum. 2012 83 0337081 0337088
22. R. M. Ferguson K. R. Minard K. M. Krishnan J. Magn. Magn. Mater. 2009 321 1548 1551
23. P. W. Goodwill G. C. Scott P. P. Stang S. M. Conolly IEEE Trans. Med. Imag. 2009 28 1231 1237
24. P. C. Lauterbur Nature 1973 242 190 191
25. G. J. Strijkers W. J. M. Mulder G. A. F. van Tilborg K. Nicolay Anti-Cancer Agents Med. Chem. 2007 7 291 305
26. R. M. Ferguson K. R. Minard A. P. Khandhar K. M. Krishnan Med. Phys. 2011 38 1619 1626
27. J. Weizenecker B. Gleich J. Rahmer H. Dahnke J. Borgert Phys. Med. Biol. 2009 54 L1 L10
28. D. Castelli E. Gianolio S. G. Crich E. Terreno S. Aime Coord. Chem. Rev. 2008 252 2424 2443
29. K. Kim J. H. Kim H. Park Y.-S. Kim K. Park H. Nam S. B. Lee J. H. Park R.-W. Park I.-S. Kim K. Choi S. Y. Kim K. Park I. C. Kwon J. Controlled Release 2010 146 219 227
30. K. Landfester A. Musyanovych V. Mailander J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2010 48 493 515
31. S. Mornet S. Vasseur F. Grasset E. Duguet J. Mater. Chem. 2004 14 2161 2175
32. C. Sun J. S. H. Lee M. Zhang Adv. Drug Delivery Rev. 2008 60 1252 1265
33. P. Tartaj M. del Puerto Morales S. Veintemillas-Verdaguer T. Gonzalez-Carreno C. J. Serna J. Phys. D: Appl. Phys. 2003 36 R182 R197
34. B. Mehdaoui A. Meffre J. Carrey S. Lachaize L.-M. Lacroix M. Gougeon B. Chaudret M. Respaud Adv. Funct. Mater. 2011 21 4573 4581
35. S. Behrens Nanoscale 2011 3 877 892
36. P. Riani M. Napoletano F. Canepa J. Nanopart. Res. 2011 13 7013 7020
37. A.-H. Lu E. L. Salabas F. Schüth Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 1222 1244
38. D. N. Ho N. Kohler A. Sigdel R. Kalluri J. R. Morgan C. Xu S. Sun Theranostics 2012 2 66 75
39. S. Sun H. Zeng J. Am. Chem. Soc. 2002 124 8204 8205
40. J. Park E. Lee N.-M. Hwang M. Kang S. C. Kim Y. Hwang J.-G. Park H.-J. Noh J.-Y. Kim J.-H. Park T. Hyeon Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 2872 2877
41. Y. Xu Y. Qin S. Palchoudhury Y. Bao Langmuir 2011 27 8990 8997
42. M. Gonzales K. M. Krishnan J. Magn. Magn. Mater. 2005 293 265 270
43. W. W. Yu J. C. Falkner C. T. Yavuz V. L. Colvin Chem. Commun. 2004 2306 2307
44. Q. Song Y. Ding Z. L. Wang Z. J. Zhang J. Phys. Chem. B 2006 110 25547 25550
45. R. Weissleder D. D. Stark B. L. Engelstad B. R. Bacon C. C. Compton D. L. White P. Jacobs J. Lewis Am. J. Roentgenol. 1989 152 167 173
46. J.-T. Jang H. Nah J.-H. Lee S. H. Moon M. G. Kim J. Cheon Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 1234 1238
47. X. M. Lin A. C. S. Samia J. Magn. Magn. Mater. 2006 305 100 109
48. Z. Feng S. Zhu D. R. Martins de Godoi A. C. S. Samia D. Scherson Anal. Chem. 2012 84 3764 3770
49. K. Lüdtke-Buzug, D. H. Rapoport and D. Schneider, Presented in Part at the 8th International Conference on the Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, Rostock, Germany, 2010
50. N. Gehrke, A. Briel, F. Ludwig, H. Remmer, T. Wawrzik and S. Wellert, in Magnetic Particle Imaging: A SPIO Imaging Technique, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, vol. 140, pp. 99-103
51. R. M. Ferguson A. P. Khandhar K. M. Krishnan J. Appl. Phys. 2012 111 07B3181
52. D. E. Markov H. Boeve B. Gleich J. Borgert A. Antonelli C. Sfara M. Magnani Phys. Med. Biol. 2010 55 6461 6473
53. Magnetic Particle Imaging: A Novel SPIO Imaging Technique, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer, Heidelberg, New York, Dordrecht, London, 2012
54. B. Gleich J. Weizenecker J. Borgert Phys. Med. Biol. 2008 53 N81 N84
55. B. Gleich J. Weizenecker H. Timminger C. Bontus I. Schmale J. Rahmer J. Schmidt J. Kanzenbach J. Borgert Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 2010 18 218
56. T. F. Sattel T. Knopp S. Biederer B. Gleich J. Weizenecker J. Borgert T. M. Buzug J. Phys. D: Appl. Phys. 2009 42 022001 022005
57. T. Knopp T. Sattel S. Biederer T. M. Buzug J. Phys. A: Math. Theor. 2010 43 0120021 0120029
58. E. K. Schlachter H. R. Widmer A. Bregy T. Lonnfors-Weitzel I. Vajtai N. Corazza V. J. P. Bernau T. Weitzel P. Mordasini J. Slotboom G. Herrmann S. Bogni H. Hofmann M. Frenz M. Reinert Int. J. Nanomed. 2011 6 1793 1800
59. J. B. Weaver A. M. Rauwerdink C. R. Sullivan I. Baker Med. Phys. 2008 35 1988 1994
60. J. B. Weaver E. Kuehlert Med. Phys. 2012 39 2765 2770
61. M. A. Martens R. J. Deissler Y. Wu L. Bauer Z. Yao R. Brown Med. Phys. 2013 40 0223031 0223038
62. A. P. Khandhar R. M. Ferguson H. Arami K. M. Krishnan Biomaterials 2013 34 3837 3845
63. S. Biederer T. Knopp T. Sattel K. Ludtke-Buzug B. Gleich J. Weizenecker J. Borgert T. M. Buzug J. Phys. D: Appl. Phys. 2009 42 2050071 2050077
64. W. T. Coffey P. C. Fannin J. Phys.: Condens. Matter 2002 14 3677 3692
65. P. W. Goodwill S. M. Conolly IEEE Trans. Med. Imag. 2010 29 1851 1859
66. M. Graeser, S. Biederer, M. Gruttner, H. Wojtczyk, T. Sattel, W. Tenner, G. Bringout and T. M. Buzug, in Magnetic Particle Imaging: A Novel SPIO Imaging Technique, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, vol. 140, pp. 59-64
67. J. Rahmer J. Weizenecker B. Gleich J. Borgert IEEE Trans. Med. Imag. 2012 31 1289 1299
68. T. Knopp S. Biederer T. Sattel J. Rahmer J. Weizenecker B. Gleich J. Borgert T. M. Buzug Med. Phys. 2010 37 485 491
69. J. Haegele S. Biederer H. Wojtczyk M. Graser T. Knopp T. M. Buzug J. Barkhausen F. M. Vogt Magn. Reson. Med. 2012 1 7
70. F. Ludwig, T. Wawrzik and M. Schilling, in Magnetic Particle Imaging, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, vol. 140, pp. 35-40
71. S. R. Cherry Annu. Rev. Biomed. Eng. 2006 8 35 62
72. T. F. Massoud S. S. Gambhir Genes Dev. 2003 17 545 580
73. D. Eberbeck F. Wiekhorst S. Wagner L. Trahms Appl. Phys. Lett. 2011 98 1825021 1825023
74. R. M. Ferguson and K. M. Krishnan, unpublished work
75. V. L. Roger A. S. Go D. M. Lloyd-Jones R. J. Adams J. D. Berry T. M. Brown M. R. Carnethon S. Dai G. de Simone E. S. Ford C. S. Fox H. J. Fullerton C. Gillespie K. J. Greenlund S. M. Hailpern J. A. Heit P. M. Ho V. J. Howard B. M. Kissela S. J. Kittner D. T. Lackland J. H. Lichtman L. D. Lisabeth D. M. Makuc G. M. Marcus A. Marelli D. B. Matchar M. M. McDermott J. B. Meigs C. S. Moy D. Mozaffarian M. E. Mussolino G. Nichol N. P. Paynter W. D. Rosamond P. D. Sorlie R. S. Stafford T. N. Turan M. B. Turner N. D. Wong J. Wylie-Rosett Circulation 2011 123 e18 e209
76. T. Quillard P. Libby Circ. Res. 2012 111 231 244
77. J. Meng X.-D. Yang L. Jia X.-J. Liang C. Wang Curr. Drug Metab. 2012 13 1123 1129
78. P. Galvin D. Thompson K. B. Ryan A. McCarthy A. C. Moore C. S. Burke M. Dyson B. D. MacCraith Y. K. Gun'ko M. T. Byrne Y. Volkov C. Keely E. Keehan M. Howe C. Duffy R. MacLoughlin Cell. Mol. Life Sci. 2012 69 389 404
79. L. Brito M. Amiji Int. J. Nanomed. 2007 2 143 161
80. R. Tong J. Cheng Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 4830 4834
81. K. Park H.-Y. Hong H. J. Moon B.-H. Lee I.-S. Kim I. C. Kwon K. Rhee J. Controlled Release 2008 128 217 223
82. S. A. Wickline A. M. Neubauer P. M. Winter S. D. Caruthers G. M. Lanza J. Magn. Reson. Imag. 2007 25 667 680
83. A. Heidsieck S. Vosen K. Zimmermann D. Wenzel B. Gleich Mol. Pharmaceutics 2012 9 2029 2038
84. D. A. Kedziorek and D. L. Kraitchman, in Stem Cells for Myocardial Regeneration: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, ed., R. J. Lee, Springer-Science Business Media, LLC, 2010, vol. 660
85. K. S. Kim G. Khang D. Lee Curr. Pharm. Des. 2011 17 1825 1833
86. G. Schutz, in Magnetic Particle Imaging: A Novel SPIO Imaging Technique, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, vol. 140, pp. 129-134
87. J. Haegele, J. Rahmer, B. Gleich, C. Bontus, J. Borgert, H. Wojtczyk, T. M. Buzug, J. Barkhausen and F. M. Vogt, in Magnetic Particle Imaging: A Novel SPIO Imaging Technique, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, vol. 140, pp. 211-215
88. J. Haegele J. Rahmer B. Gleich J. Borgert H. Wojtczyk N. Panagiotopoulos T. M. Buzug J. Barkhausen F. M. Vogt Radiology 2012 265 933 938
89. P. W. Goodwill S. M. Conolly Medical imaging 2011: biomedical applications in molecular, structural, and functional imaging Proc. SPIE 2011 7965 79650U79651 79650U79656
90. E. Canet D. Revel R. Forrat C. Baldy-Porcher M. de Lorgeril L. Sebbag J. P. Vallee D. Didier M. Amiel Magn. Reson. Imaging 1993 11 1139 1145
91. T. Bach-Gansmo A. K. Fahlvik A. Ericsson A. Hemmingsson Invest. Radiol. 1994 29 339 344
92. B. Bonnemain J. Drug Targeting 1998 6 167 174
93. H. Lee H. Shao Y. Huang B. Kwak IEEE Trans. Magn. 2005 41 4102 4104
94. R. M. Guo N. Cao F. Zhang Y. R. Wang X. H. Wen J. Shen X. T. Shuai Eur. J. Radiol. 2012 22 2328 2337
95. A. Fernandez-Fernandez R. Manchanda A. J. McGoron Appl. Biochem. Biotechnol. 2011 165 1628 1651
96. M. Mimeault S. K. Batra Stem Cells 2006 24 2319 2345
97. M. Mimeault R. Hauke S. K. Batra Clin. Pharmacol. Ther. 2007 82 252 264
98. J. W. Bulte Am. J. Roentgenol. 2009 193 314 325
99. M. Y. Emmert P. Wolint S. Winklhofer P. Stolzmann N. Cesarovic T. Fleischmann T. D. L. Nguyen T. Frauenfelder R. Boni J. Scherman D. Bettex J. Grunenfelder R. Schwartlander V. Vogel M. Gyongyosi H. Alkadhi V. Falk S. P. Hoerstrup Biomaterials 2013 34 2428 2441
100. E. Amstad M. R. Textor E. Reimhult Nanoscale 2011 3 2819 2843
101. J. W. Bulte, B. Gleich, J. Weizenecker, S. Bernard, P. Walczak, D. E. Markov, H. C. Aerts, J. Borgert and H. Boeve, Developing Cellular MPI: Initial Experience, in Proceedings of ISMRM, vol. 16, p. 1675, Toronto, 2008
102. R. L. Ferris M. T. Lotze S. P. L. Leong D. S. B. Hoon D. L. Morton Clin. Exp. Metastasis 2012 29 729 736
103. C. Niu Z. Wang G. Lu T. M. Krupka Y. Sun Y. You W. Song H. Ran P. Li Y. Zheng Biomaterials 2013 34 2307 2317
104. D. Finas, K. Baumann, K. Heinrich, B. Ruhland, L. Sydow, K. Grafe, T. Sattel, K. Ludtke-Buzug and T. M. Buzug, in Magnetic Particle Imaging: A Novel SPIO Imaging Technique, ed., T. M. Buzug, and, J. Borgert, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, pp. 187-191
105. U. Veronesi G. Paganelli G. Viale V. Galimberti A. Luini S. Zurrida C. Robertson V. Sacchini P. Veronesi E. Orvieto C. De Cicco M. Intra G. Tosi D. Scarpa J. Natl. Cancer Inst. 1999 91 368 373
106. A. Saokar M. Braschi M. Harisinghani Abdom. Imag. 2006 31 660 667
107. A. S. Jordan R. Scholz P. Wust H. Fähling J. Krause W. Wlodarczyk B. Sander T. Vogl R. Felix Int. J. Hyperthermia 1997 13 587 605
108. A. P. Khandhar R. M. Ferguson J. A. Simon K. M. Krishnan J. Appl. Phys. 2012 111 07B3061
109. A. P. Khandhar R. M. Ferguson J. A. Simon K. M. Krishnan J. Biomed. Mater. Res., Part A 2012 100A 728 737
110. E. N. Taylor T. J. Webster Int. J. Nanomed. 2009 4 145 152
111. S. M. Kurtz, The UHMWPE Handbook: Ultra-High Molecular Weight Polyethylene in Total Joint Replacement, Elsevier Academic Press, San Diego, CA, 2004
112. E. M. Brach del Prever A. Bistolfi P. Bracco L. Costa Journal of Orthopaedics and Traumatology 2009 10 1 8
113. E. Gomez-Barrena J.-A. Puertolas L. Munuera Y. T. Konttinen Acta Orthop. 2008 79 832 840
114. H. Bhatt T. Goswami Biomed. Mater. 2008 3 1 9
115. M. F. Rocha A. A. P. Mansur H. S. Mansur Macromol. Symp. 2010 296 487 492
116. M. F. G. Rocha A. A. P. Mansur C. P. S. Martins E. F. Barbosa-Stancioli H. S. Mansur Open Biomed. Eng. J. 2010 4 107 112
117. S. Li J. D. Chang E. G. Barrena B. D. Furman T. M. Wright E. Salvati Clin. Orthop. Relat. Res. 1995 319 54 63
118. S. M. Kurtz M. S. Austin K. Azzam P. F. Sharkey D. W. MacDonald F. J. Medel W. J. Hozack J. Arthroplasty 2010 25 614 623
119. B. H. Currier J. H. Currier M. B. Major K. A. Lyford J. P. Colier D. W. Van Citters J. Bone Jt. Surg., Am. Vol. 2007 89 2023 2029
120. J. A. Savio L. M. Overcamp J. Black Clin. Mater. 1994 12 1 47
121. J. Fisher H. M. McEwen J. L. Tipper A. L. Galvin J. Ingram A. Kamali M. J. Stone E. Ingham Clin. Orthop. Relat. Res. 2004 428 114 119
122. W. J. Wood R. G. Maguire W. H. Zhong Composites, Part B 2011 42 584 591
123. M. C. Galetz T. Blab H. Ruckdaschel J. K. W. Sandler V. Altstadt U. Glatzel J. Appl. Polym. Sci. 2007 104 4173
124. A. Delgado F. Addiego S. Ahzi S. Patlazhan V. Toniazzo D. Ruch IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2012 31 1 6
125. J.-H. Lee J. Kathi K. Y. Rhee J. H. Lee Polym. Eng. Sci. 2010 1433 1439
126. J. F. Vega J. Martinez-Salazar M. Trujillo M. L. Arnal A. J. Muller S. Bredeau P. Dubois Macromolecules 2009 42 4719 4727