Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas están dando nueva vida a un antiguo agente de contraste de resonancia magnética al adherirlo a un virus vegetal y envolverlo en una jaula protectora química.

La nueva estrategia tiene como objetivo desarrollar un compuesto completamente orgánico y biodegradable que eliminaría la necesidad de utilizar metales pesados ​​como el gadolinio en agentes de contraste. dijo el Dr. Jeremiah Gassensmith, profesor asociado de química y bioquímica en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas y autor correspondiente de un estudio publicado en línea el 5 de febrero en la revista Ciencia química , una publicación de la Royal Society of Chemistry.

La resonancia magnética es una tecnología de imágenes médicas de uso común que permite a los médicos ver los tejidos blandos del cuerpo. Algunos tejidos, como el cancer, se ven mejor cuando a un paciente se le administra un agente de contraste, lo que hace que las partes enfermas del cuerpo se vean brillantemente en una resonancia magnética. La única clase de agentes de contraste aprobados para su uso con resonancia magnética en los EE. UU. Se basa en el gadolinio de metal pesado, que generalmente se excreta a través de la orina de un paciente después de que se completa una resonancia magnética.

Debido a su uso generalizado, El gadolinio, que puede colarse a través de las plantas de tratamiento de aguas residuales, aparece cada vez más en las cuencas hidrográficas de las grandes áreas metropolitanas y sus alrededores.

"Los agentes de contraste a base de gadolinio se utilizan con tanta frecuencia que, solo de los pacientes que lo excretan en la orina, el metal se libera en los recursos hídricos y los sedimentos, "Dijo Gassensmith." Las concentraciones observadas son todavía muy bajas, pero, sin embargo, no está exactamente claro qué efectos podría tener la acumulación a largo plazo de gadolinio en el cuerpo ".

Además, para pacientes con riñones comprometidos que tienen dificultad para excretar estos agentes de contraste, El gadolinio puede aumentar el riesgo de más daño renal.

"Por estas razones, queríamos crear algo que fuera biocompatible y biodegradable, algo completamente orgánico sin metales pesados, "Dijo Gassensmith. Gassensmith y sus colegas revisaron un tipo de agente de contraste radical orgánico, u ORCA, que se había considerado anteriormente como un agente de contraste de resonancia magnética, pero se abandonó en parte porque no es lo suficientemente brillante, y el ascorbato (vitamina C) lo descompone demasiado rápido en el cuerpo.

"Este ORCA es un agente libre de metales que es compatible con las técnicas de resonancia magnética actuales, es menos tóxico para el organismo y es altamente biodegradable. Desafortunadamente, por sí mismo, no es muy brillante y es tan biodegradable que no es práctico de usar, "Dijo Gassensmith.

El grupo de investigación de Gassensmith reutilizó el agente uniendo primero las moléculas ORCA a miles de sitios de acoplamiento en un virus del mosaico del tabaco.

"Dado que se trata de un virus vegetal, no puede infectar a personas ni animales, y es fácilmente degradado por el hígado. Debido a que el virus es tan grande, también nos permite poner miles de moléculas ORCA una al lado de la otra, "Dijo Gassensmith." Es la diferencia entre tener una luz para el árbol de Navidad, que es bastante tenue, y toda una hilera de ellos juntos, que es bastante brillante ".

Los investigadores también tuvieron que proteger el agente para que dure el tiempo suficiente en el cuerpo para que sea práctico para el uso de la resonancia magnética.

"Ponemos el ORCA en una jaula, que nadie había hecho antes, "Dijo Gassensmith.

Específicamente, fabricaron estructuras químicas huecas llamadas cucurbiturilos, llamado así porque tienen la forma de una calabaza (de la familia de plantas Cucurbitaceae), y los envolvió alrededor de cada molécula de ORCA.

"La jaula y el agente de contraste simplemente se pegan, no forman un enlace químico entre sí, "Dijo Gassensmith." Es similar a la relación entre una llave y una cerradura. Porque no hay enlace químico, pero las moléculas se mantienen juntas de todos modos, este enfoque se llama química 'supramolecular', lo que hace que el agente que creamos sea un smORCA, agente de contraste de radicales orgánicos macromoleculares supramoleculares ".

La jaula está construida como un colador para que el agua pueda llegar al ORCA. Esto es necesario porque las resonancias magnéticas utilizan el agua del cuerpo para crear una imagen. Al mismo tiempo, la jaula bloquea moléculas más grandes, como el ascorbato, que puede inactivar la ORCA.

En ratones, la ORCA desprotegida se descompuso en unos 30 minutos, mientras que la versión protegida proporcionó más de dos horas de contraste visible.

"Todo lo que estamos usando ha sido probado o ha sido parte de la investigación médica durante décadas. Simplemente los reunimos de una manera nueva, ", Dijo Gassensmith." Tenemos más trabajo que hacer para demostrar que nuestro material es estable en el complejo entorno del cuerpo humano, y nos gustaría ver si podemos dirigirlo a enfermedades específicas como el cáncer y otras anomalías en los tejidos.

"Pero creo que nuestros resultados son un paso prometedor hacia el desarrollo de smORCA en agentes de contraste clínicamente viables".