Para mejorar la visibilidad de los órganos a medida que se escanean con imágenes de resonancia magnética (IRM), Por lo general, a los pacientes se les inyecta un compuesto conocido como agente de contraste antes de ingresar al escáner. Los agentes de contraste de resonancia magnética más utilizados se basan en el gadolinio metálico; sin embargo, Estos compuestos metálicos pueden ser dañinos para los niños pequeños o las personas con problemas renales.

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.

Es más, el nuevo agente podría usarse para generar imágenes de resonancia magnética más informativas de tumores porque puede acumularse en el sitio del tumor durante muchas horas sin causar daño.

"Este es un producto completamente orgánico, agente de contraste de resonancia magnética sin metal que permitiría a los investigadores del cáncer comenzar a pensar en cómo obtener imágenes de tumores de forma dinámica durante largos períodos de tiempo, "dice Jeremiah Johnson, el Profesor Asociado de Desarrollo de Carrera Firmenich de Química en el MIT.

Johnson es el autor principal del estudio, que aparece en la revista Ciencia Central ACS . El autor principal del artículo es el estudiante graduado del MIT Hung Nyugen. Otros autores del MIT son el ex postdoctorado Qixian Chen, Postdoctorado Peter Harvey, el estudiante de posgrado 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, influir en cómo las moléculas de agua responden a un campo magnético. Se dice que los agentes de contraste que ejercen un efecto fuerte tienen una alta "relajación, "que mejora el contraste visual entre el órgano objetivo y el tejido circundante.

La mayoría de los agentes de contraste de resonancia magnética se basan en gadolinio, que tiene una gran relajación. Estos agentes suelen ser excretados 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 se acumula y agrava el daño renal. Algunos agentes también se consideran potencialmente peligrosos para su uso en bebés.

"Los agentes de gadolinio son, con mucho, los más utilizados, clínicamente, "Jasanoff dice". Sin embargo, la gente tiene algunas preocupaciones de seguridad sobre ellos, a pesar de su amplio uso. Ha habido interés en optar por agentes de contraste que no contengan gadolinio ".

Se utilizan con menos frecuencia 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 radicales orgánicos, que son compuestos orgánicos que tienen electrones desapareados. Sin embargo, estos compuestos tienden a ser muy inestables, por lo que generalmente se descomponen en el torrente sanguíneo en cuestión de minutos. También, estas moléculas generalmente tienen solo un electrón desapareado, por lo que no producen tanto contraste de resonancia magnética como los agentes metálicos.

En un estudio publicado en 2014, Johnson y sus colegas intentaron 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 las imágenes del cáncer. En el nuevo periódico, los investigadores cargaron las moléculas de nitróxido en un tipo diferente de estructura polimérica conocida como polímero estrella de brazo de cepillo (BASP). Esta estructura consta de muchas cadenas de polímero dispuestas de modo que la partícula esférica tenga un núcleo hidrófilo (que atrae el agua) rodeado por una capa hidrófoba (que repele el agua).

Los investigadores encontraron que la creación de una alta densidad de moléculas de nitróxido en la interfaz entre la capa y el núcleo de las nanopartículas aumentaba en gran medida la relajación de la resonancia magnética de la partícula en general. a un nivel similar al de los agentes a base de metales.

La cubierta de polímero también protege a los radicales para que no se descompongan en el torrente sanguíneo. Las partículas son lo suficientemente estables como para durar en el torrente sanguíneo hasta 20 horas. el tiempo suficiente para acumularse en un tumor en ratones. Los investigadores también demostraron que las nanopartículas de nitróxido BASP no son dañinas para los ratones, incluso en 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 fármaco lo está reduciendo. También está trabajando con investigadores del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT para unir las partículas del agente de contraste a los anticuerpos que les ayudarían a apuntar a células específicas para la obtención de imágenes y posiblemente la administración de fármacos.

Otra posibilidad es unir el agente de contraste a las células inmunitarias diseñadas para atacar el tumor de un paciente. permitiendo que las células sean rastreadas dentro del cuerpo. "Estamos tratando de crear partículas que podamos acoplar a las células y luego observar cómo se mueven las células in vivo". "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 relaxividad y realzando aún más el contraste de la RM.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.