Un estudio de la Universidad de Northwestern muestra que acoplar un agente de contraste de imágenes por resonancia magnética (MRI) a un nanodiamante da como resultado una intensidad de señal drásticamente mejorada y, por lo tanto, un contraste de imagen vívido.
"Los resultados son un salto y no pequeño:es un evento que cambia las reglas del juego para la sensibilidad, "dijo Thomas J. Meade, la Profesora Eileen Foell de Investigación del Cáncer en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y la Facultad de Medicina de Feinberg. "Este es un agente de imágenes con esteroides. El complejo es mucho más sensible que cualquier otra cosa que haya visto".
Meade dirigió el estudio junto con Dean Ho, profesor asistente de ingeniería biomédica e ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick.
Ho ya ha demostrado que los nanodiamantes tienen una excelente biocompatibilidad y pueden utilizarse para una administración eficaz de fármacos. Este nuevo trabajo allana el camino para el uso clínico de los nanodiamantes tanto para administrar tratamientos como para rastrear de forma remota la actividad y la ubicación de los medicamentos.
El estudio, publicado en línea por la revista Nano letras , también es el primer informe publicado de imágenes de nanodiamantes con tecnología de resonancia magnética, según el mejor conocimiento de los investigadores. La capacidad de obtener imágenes de nanodiamantes in vivo sería útil en estudios biológicos donde el mapeo del destino celular a largo plazo es fundamental. como el seguimiento de las células beta de los islotes o el seguimiento de las células madre.
La resonancia magnética es una técnica de imágenes médicas no invasiva que utiliza un agente de contraste intravenoso para producir imágenes detalladas de las estructuras internas del cuerpo. La resonancia magnética es capaz de penetrar profundamente en los tejidos, logra un nivel eficiente de contraste de tejidos blandos con alta resolución espacial y relacionada con el tiempo, y no requiere radiación ionizante.
Los agentes de contraste se utilizan en la resonancia magnética porque alteran la relajación (indicador de eficacia del contraste) y mejoran la resolución de la imagen. El gadolinio (Gd) es el material más comúnmente utilizado como agente de contraste de resonancia magnética. pero su eficacia de contraste puede mejorarse.
Meade, Ho y sus colegas desarrollaron un complejo de gadolinio (III) -nanodiamante que, en una serie de pruebas, demostró un aumento significativo en la relajación y, Sucesivamente, un aumento significativo en la mejora del contraste. El complejo Gd (III) -nanodiamante demostró un aumento de más de 10 veces en la relajación, uno de los valores más altos por Gd (III) informados hasta la fecha. Esto representa un avance importante en la eficacia de los agentes de contraste de resonancia magnética.
Ho y Meade tomaron imágenes de una variedad de muestras de nanodiamantes, incluyendo nanodiamantes decorados con diversas concentraciones de Gd (III), nanodiamantes sin decorar y agua. La intensa señal del complejo Gd (III) -nanodiamante era más brillante cuando el nivel de Gd (III) era más alto.
"Se ha demostrado que los nanodiamantes son eficaces para atraer moléculas de agua a su superficie, que puede mejorar las propiedades de relajación del complejo Gd (III) -nanodiamante, ", dijo Ho." Esto podría explicar por qué estos complejos son tan brillantes y tan buenos agentes de contraste ".
"Los nanodiamantes son absolutamente únicos entre las nanopartículas, "Dijo Meade." Un nanodiamante es como un buque de carga:nos brinda una plataforma no tóxica sobre la cual colocar diferentes tipos de medicamentos y agentes de imágenes ".
La biocompatibilidad del complejo Gd (III) -nanodiamante subraya su relevancia clínica. Además de confirmar la señal mejorada producida por el híbrido, Los investigadores realizaron estudios de toxicidad utilizando fibroblastos y células HeLa como bancos de pruebas biológicas.
Encontraron poco impacto del complejo híbrido en la viabilidad celular, afirmando la seguridad inherente del complejo y posicionándolo como un nanomaterial clínicamente significativo. (Otros métodos de obtención de imágenes de nanodiamantes, como los agentes de nanodiamantes fluorescentes, tienen una penetración tisular limitada y son más apropiados para aplicaciones histológicas).
Los nanodiamantes son materiales a base de carbono de aproximadamente cuatro a seis nanómetros de diámetro. La superficie de cada nanodiamante posee grupos carboxilo que permiten unirle un amplio espectro de compuestos. no solo gadolinio (III).
Los investigadores están explorando la aplicación preclínica del híbrido de nanodiamante y agente de contraste de resonancia magnética en varios modelos animales. Con miras a optimizar este novedoso material híbrido, También continúan los estudios de la estructura del complejo de nano-diamantes de Di-s (III) para aprender cómo gobierna el aumento de la relajación.
Meade ha sido pionera en el diseño y síntesis de compuestos químicos para aplicaciones en la detección del cáncer, señalización celular y regulación génica. Ho ha sido pionero en el desarrollo de nanodiamantes y ha demostrado su eficacia como vehículos de administración de fármacos. Ambos son miembros del Centro Oncológico Integral Robert H. Lurie de la Universidad Northwestern.
