Agentes de contraste a base de gadolinio, el estándar de oro en imágenes por resonancia magnética (MRI) para determinar la salud de un paciente, puede ser mejorado, según los ingenieros de la Universidad de Rice, que están refinando los modelos que utilizaron por primera vez para mejorar la recuperación de petróleo y gas.

El equipo dirigido por Dilip Asthagiri y Philip Singer de la Escuela de Ingeniería George R. Brown había estudiado cómo las herramientas de resonancia magnética nuclear, de uso común en la industria petrolera para caracterizar depósitos subterráneos, podría optimizarse mediante simulaciones de dinámica molecular.

"Abordamos muchas cuestiones científicas fundamentales allí, y nos preguntamos si había otras formas de utilizar estas simulaciones, "Dijo Asthagiri.

"Se toman aproximadamente 100 millones de resonancias magnéticas en todo el mundo cada año, y alrededor del 40% de ellos usan agentes de contraste a base de gadolinio, pero la forma en que modelan la respuesta de la resonancia magnética a estos agentes no ha cambiado significativamente desde la década de 1980, ", Dijo Singer." Pensamos que sería un buen banco de pruebas para nuestras ideas ".

Los resultados de su investigación aparecen en la revista Royal Society of Chemistry. Física Química Física Química .

Su artículo demuestra cómo la limitación del número de parámetros en las simulaciones tiene el potencial de mejorar el análisis de los agentes de contraste a base de gadolinio y su eficacia en la obtención de imágenes para el diagnóstico clínico. Su objetivo es fabricar agentes de contraste mejores y más personalizables.

Los médicos utilizan dispositivos de resonancia magnética para "ver" el estado de los tejidos blandos dentro del cuerpo, incluido el cerebro, induciendo momentos magnéticos en los núcleos de hidrógeno de moléculas de agua siempre presentes para alinearse a lo largo del campo magnético. El dispositivo detecta puntos brillantes cuando los núcleos alineados se "relajan" de nuevo al equilibrio térmico después de una excitación. y cuanto más rápido se relajan, cuanto más brillante es el contraste.

Ahí es donde entran los agentes de contraste paramagnéticos basados ​​en gadolinio ". Los iones de gadolinio aumentan la sensibilidad y hacen que la señal sea más brillante al disminuir el tiempo de relajación T1 de los núcleos de hidrógeno, ", Dijo Asthagiri." Nuestro objetivo final es ayudar a la optimización y el diseño de estos agentes ".

Típicamente, el gadolinio está "quelado", rodeado de iones metálicos, para hacerlo menos tóxico. "El cuerpo no elimina el gadolinio por sí solo y debe ser quelado para que los riñones puedan eliminarlo después de una exploración, ", Dijo Singer." Pero la quelación también ralentiza la rotación molecular, y eso crea un mejor contraste en la imagen de resonancia magnética ".

Los investigadores notaron que "quelato" proviene de la palabra griega para garra. "En este caso, estas garras agarran el gadolinio para hacerlo estable, ", dijo." Esperamos que nuestros modelos nos ayuden a diseñar un agarre más fuerte, lo que los hará más seguros y, al mismo tiempo, maximizará su capacidad para aumentar el contraste ".

Reconocieron que el gadolinio quelatos, que revolucionó las pruebas de resonancia magnética cuando se introdujo a fines de la década de 1980, han sido objeto de controversia últimamente desde que se descubrió que los pacientes con insuficiencia renal no podían eliminar todas las toxinas. "Desde entonces han descubierto que si tienes una buena función renal, los beneficios superan los riesgos potenciales, "Dijo Singer.

El equipo también está adaptando sus modelos más allá de las interacciones con el agua. "En los sistemas biológicos, las células tienen otros constituyentes como osmolitos y desnaturalizantes como urea, por lo que estamos modelando gadolinio con estos diferentes entornos para desarrollar una variedad de aplicaciones, "Dijo Asthagiri.