Para mejorar la visibilidad de los órganos cuando se escanean con imágenes de resonancia magnética MRI, a los pacientes generalmente se les inyecta un compuesto conocido como agente de contraste antes de ingresar al escáner. Los agentes de contraste de MRI más comúnmente utilizados se basan en el metalgadolinio; sin embargo, estos compuestos metálicos pueden ser perjudiciales para niños pequeños o personas con problemas renales.
Los investigadores del MIT y la Universidad de Nebraska han desarrollado un agente de contraste sin metales que podría ser más seguro de usar en esos grupos de alto riesgo. En lugar de metal, este compuesto contiene moléculas orgánicas llamadas nitróxidos.
Además, el nuevo agente podría usarse para generar imágenes por resonancia magnética de tumores más informativas porque puede acumularse en el sitio del tumor durante muchas horas sin causar daño.
"Este es un agente de contraste de resonancia magnética completamente libre de metales y orgánico que permitiría a los investigadores del cáncer comenzar a pensar en cómo visualizar tumores de forma dinámica durante largos períodos de tiempo", dice Jeremiah Johnson, profesor asociado de desarrollo profesional de Firmenichde Química en el MIT.
Johnson es el autor principal del estudio, que aparece en la revista Ciencia Central de ACS . El autor principal del artículo es el estudiante graduado del MIT Hung Nyugen. Otros autores del MIT son el ex postdoc Qixian Chen, el postdoc Peter Harvey, el estudiante graduado Yivan Jiang y el profesor de ingeniería biológica Alan Jasanoff.
Alternativas al metal
Las imágenes por resonancia magnética a menudo se basan en agentes de contraste que interactúan con el agua, lo que influye en la forma en que las moléculas de agua responden a un campo magnético. Se dice que los agentes de contraste que ejercen un fuerte efecto tienen una alta "relajación", lo que mejora el contraste visual entre el órgano objetivoy tejido circundante.
La mayoría de los agentes de contraste de MRI se basan en gadolinio, que tiene una relajación muy alta. Estos agentes generalmente se excretan por los riñones en aproximadamente media hora, por lo que no se pueden usar en personas con ciertos tipos de problemas renales porque el gadolinio seacumular y exacerbar el daño renal. Algunos agentes también se consideran potencialmente inseguros para su uso en bebés.
"Los agentes de gadolinio son, con mucho, los más comúnmente utilizados, clínicamente", dice Jasanoff. "Sin embargo, las personas tienen algunas preocupaciones de seguridad sobre ellos, a pesar de su amplio uso. Ha habido interés en recurrir a agentes de contraste que no contengan gadolinio"
Se usan con menos frecuencia los agentes de contraste hechos de nanopartículas de óxido de hierro, que se consideran algo más seguros porque el cuerpo ya contiene hierro. Pero algunos de estos también han generado problemas de seguridad recientemente.
Como posible alternativa, los científicos han intentado desarrollar agentes no metálicos como los radicales orgánicos, que son compuestos orgánicos que tienen electrones no apareados. Sin embargo, estos compuestos tienden a ser muy inestables, por lo que generalmente se descomponen en el torrente sanguíneo en minutos. También, estas moléculas generalmente tienen un solo electrón no apareado, por lo que no producen tanto contraste de MRI como agentes metálicos.
En un estudio publicado en 2014, Johnson y sus colegas trataron de mejorar la relajación de los radicales de nitróxido ensamblándolos en una estructura conocida como polímero de cepillo de botella. Esto mejoró su estabilidad y relajación, pero no lo suficiente para obtener imágenes durante largos períodos de tiempo, que a menudo es necesario en la imagenología del cáncer. En el nuevo artículo, los investigadores cargaron las moléculas de nitróxido en un tipo diferente de estructura polimérica conocida como polímero en estrella de brazo de cepillo BASP. Esta estructura consta de muchas cadenas poliméricas dispuestas de manera queLa partícula esférica tiene un núcleo hidrofílico que atrae el agua rodeado de una capa hidrofóbica que repele el agua.
Los investigadores descubrieron que la creación de una alta densidad de moléculas de nitróxido en la interfaz entre la cubierta y el núcleo de las nanopartículas aumentaba en gran medida la relajación MRI de la partícula general, a un nivel similar al de los agentes basados en metales.
La cubierta de polímero también protege a los radicales de la descomposición en el torrente sanguíneo. Las partículas son lo suficientemente estables como para durar en el torrente sanguíneo durante hasta 20 horas, lo suficiente como para acumularse en un tumor en ratones. Los investigadores también mostraron que el nitróxidoLas nanopartículas BASP no son dañinas para los ratones, incluso a dosis muy altas.
monitoreo a largo plazo
Johnson dice que estas partículas podrían diseñarse para transportar medicamentos, así como un agente de contraste de resonancia magnética, lo que permitiría obtener imágenes a largo plazo de un tumor para controlar si el medicamento lo está reduciendo. También está trabajando con investigadores en Koch del MITInstitute for Integrative Cancer Research para unir las partículas del agente de contraste a los anticuerpos que los ayudarían a dirigirse a células específicas para obtener imágenes y posiblemente administrar medicamentos.
Otra posibilidad es unir el agente de contraste a las células inmunes diseñadas para atacar el tumor de un paciente, permitiendo que las células sean rastreadas dentro del cuerpo. "Estamos tratando de hacer partículas que podamos atrapar en las células y luego observar cómo se mueven las célulasvivo ", dice Johnson.
Su laboratorio también está trabajando en versiones mejoradas del agente de contraste que tienen una densidad aún mayor de nitróxido, mejorando así su relajación y mejorando aún más el contraste de MRI.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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