En la nueva técnica, Las etiquetas químicas de resonancia magnética se adhieren a una molécula objetivo y nada más, algo así como el velcro solo se adhiere a sí mismo. Crédito:tanakawho, vía Flickr
Imagínese adjuntar una baliza a una molécula de fármaco y seguir su viaje a través de nuestras sinuosas entrañas, rastreando dónde y cómo interactúa con los químicos en nuestro cuerpo para ayudar a tratar enfermedades.
Los científicos de Duke pueden estar más cerca de hacer precisamente eso. Han desarrollado una etiqueta química que se puede unir a las moléculas para iluminarlas con imágenes de resonancia magnética (IRM).
Esta etiqueta o "bombilla" cambia su frecuencia cuando la molécula interactúa con otra molécula, potencialmente permitiendo a los investigadores localizar la molécula en el cuerpo y ver cómo se metaboliza.
"Los métodos de resonancia magnética son muy sensibles a pequeños cambios en la estructura química, para que pueda utilizar estas etiquetas para visualizar directamente transformaciones químicas, "dijo Thomas Theis, profesor asistente de investigación en el departamento de química de Duke.
Las etiquetas químicas que se iluminan con la resonancia magnética no son nuevas. En 2016, el equipo de Duke del laboratorio de Warren S. Warren y el laboratorio de Qiu Wang crearon bombillas moleculares para resonancia magnética que arden más brillantes y durante más tiempo que cualquiera de los descubiertos anteriormente.
En un estudio publicado el 9 de marzo en Avances de la ciencia , los investigadores informan sobre un nuevo método para unir etiquetas a moléculas, permitiéndoles etiquetar moléculas indirectamente a un alcance de moléculas más amplio que antes.
"Las etiquetas son como bombillas cubiertas con velcro, "dijo Junu Bae, estudiante de posgrado en el laboratorio de Qiu Wang en Duke. "Conectamos el otro lado del Velcro a la molécula objetivo, y una vez que se encuentran, se quedan ".
En la nueva técnica, un tipo de molécula llamada tetrazina está hiperpolarizada, haciéndolo “iluminarse” debajo de la resonancia magnética (ilustrado a la izquierda). Luego se etiqueta a una molécula diana a través de lo que se llama una reacción bioortogonal. La reacción también genera una forma rara de nitrógeno gaseoso que se puede detectar con una resonancia magnética (ilustrada a la derecha). Crédito:Junu Bae y Seoyoung Cho, Universidad de Duke
Esta reacción es lo que los investigadores llaman bioortogonal, lo que significa que la etiqueta solo se adherirá al objetivo molecular y no reaccionará con ninguna otra molécula.
Y la reacción se diseñó con otra característica importante en mente:genera una forma poco común de gas nitrógeno que también se enciende con la resonancia magnética.
"Se podrían imaginar muchas aplicaciones potenciales para el gas nitrógeno, pero una en la que hemos estado pensando es en las imágenes pulmonares, "Theis dijo.
Actualmente, la mejor forma de obtener imágenes de los pulmones es con gas xenón, pero este método tiene la desventaja de hacer que los pacientes se duerman. "El gas nitrógeno sería perfectamente seguro para inhalar porque es lo que inhala en el aire de todos modos, "Theis dijo.
Otras aplicaciones podrían incluir observar cómo fluye el aire a través de materiales porosos o estudiar el proceso de fijación de nitrógeno en las plantas.
Una desventaja de las nuevas etiquetas es que no brillan tanto o tan intensamente como otras bombillas moleculares de resonancia magnética. dijo Zijian Zhou, estudiante de posgrado en el laboratorio de Warren en Duke.
El equipo está jugando con la fórmula para polarizar, o iluminando, las etiquetas de las moléculas para aumentar su vida útil y brillo, y hacerlos más compatibles con las condiciones químicas del cuerpo humano.
"Ahora estamos desarrollando nuevas técnicas y nuevos procedimientos que pueden ser útiles para aumentar aún más los niveles de polarización, para que podamos tener una señal aún mejor para estas aplicaciones, "Dijo Zhou.
