Hace más de siete años Albert J. Sinusas, MARYLAND, un profesor de medicina, radiología, e ingeniería biomédica, estaba trabajando con un equipo de ingenieros para el desarrollo de un polímero con imágenes para la prevención de la remodelación adversa después de un ataque cardíaco cuando, inadvertidamente, descubrieron que cuando el yodo, un agente de contraste utilizado para la obtención de imágenes de rayos X, está empaquetado en una nanopartícula, hay una mayor absorción de rayos X, mejorando potencialmente la visibilidad.

En desarrollo de este nuevo concepto Sinusas, quien dirige el Centro de Imágenes de Investigación Traslacional de Yale (Y-TRIC), se volvió hacia Tarek Fahmy, Doctor., profesor asociado de ingeniería biomédica y Dongin (Donoven) Kim, Doctor., ahora profesor asistente en la Universidad de Oklahoma, y uno de los primeros aprendices de Y-TRIC apoyado por una subvención NIH T32 para capacitación en imágenes cardiovasculares translacionales y moleculares multimodales, que acaba de renovarse por cinco años adicionales de financiación.

El equipo de investigación dirigido por Yale descubrió que cuando se empaqueta en una nanopartícula, Agentes de contraste para TC, como el yodo, aumentó la absorción de rayos X en casi un orden de magnitud, mejorando así la sensibilidad para la obtención de imágenes y la caracterización de enfermedades y reduciendo potencialmente la toxicidad en comparación con los agentes de contraste convencionales. Sinusas y el equipo de ingenieros obtuvieron una patente para este concepto a principios de este año, el 26 de enero. 2021.

"Descubrimos que cuando los agentes de contraste se" aglomeran "o se agrupan en la nanoescala (unos cientos de nanómetros), esto mejora la magnitud general del contraste de una manera no lineal, lo que en resumen significaba que se amplificaba la dispersión de ondas electromagnéticas. También descubrimos que esto simplemente no era solo un efecto de mejora de los rayos X, sino un efecto de onda electromagnética general, es decir, ondas ópticas, ondas de radio, y otros donde se mejoraron, "dijo Fahmy.

Se cree que una nanopartícula tiene un tamaño inferior a 200 nanómetros. Cuando estas diminutas partículas están llenas de yodo, cumplen un papel fundamental en la obtención de imágenes médicas por tomografía computarizada (TC). Las tomografías computarizadas se basan en rayos X procesados ​​por computadora y tienen amplias aplicaciones en imágenes médicas. Sin embargo, Los investigadores coinciden en que esta herramienta de diagnóstico también conlleva un riesgo a largo plazo de desarrollar cánceres secundarios debido a la radiación ionizante. Los compuestos a base de yodo que se utilizan comúnmente junto con las imágenes de rayos X pueden provocar un empeoramiento de la función renal en pacientes con insuficiencia renal. Por lo tanto, el uso de una configuración mejorada de estos agentes de contraste puede permitir la formación de imágenes de diagnóstico con menos radiación y una concentración más baja del contraste que reduce la toxicidad general.

Cuando está encerrado o confinado en nanopartículas, el agente de contraste demostró diferentes características que potenciaron el contraste de la TC y mejoraron las imágenes. Se podrían absorber más rayos X, lo que reduciría la toxicidad asociada con altas concentraciones de estos agentes de contraste. Los agentes están hechos de restos o polímeros que proporcionan una circulación prolongada y una mínima permeación vascular. y tiempos de retención potencialmente prolongados cuando se administra en el músculo cardíaco para mejorar la reparación después de una lesión.

Beneficios:

1. Sensibilidad mejorada:una mayor absorción de rayos X conduce a una mayor sensibilidad para la detección de contraste, facilitando la obtención de imágenes dirigidas molecularmente.
2. Menor probabilidad de toxicidad:con sensibilidad mejorada, permite el uso de menos yodo reduciendo la toxicidad
3. Integración con nanomateriales aprobados por la FDA:con la incorporación de yodo en polímeros aprobados por la FDA, hay una mayor posibilidad de comercialización.

Explorando las capacidades de diagnóstico y terapéuticas de los escáneres de imágenes médicas

Sinusas es autor de más de 250 publicaciones revisadas por pares y ha recibido múltiples patentes relacionadas con imágenes cardiovasculares multimodales. El 7 de enero 2020 Sinusas recibió otra patente para un sistema basado en catéter con una aguja retráctil que desarrolló con Farhad Daghighian, Doctor., como un método mínimamente invasivo para detectar radiotrazadores dirigidos molecularmente utilizados para la exploración por tomografía por emisión de positrones (PET). Esta tecnología basada en catéteres podría usarse para guiar la administración de polímeros teranósticos yodados para la prevención de la remodelación adversa que sigue a un ataque cardíaco.

Sinusas y John Stendahl, MARYLAND, Doctor., también un ex-aprendiz de T32, ahora están probando las aplicaciones de agentes de contraste basados ​​en restos para mejorar la capacidad de imagen de los stents biorreabsorbibles, y otras tecnologías de imagen del futuro, para la detección temprana de enfermedades y la terapia de orientación.

Recientemente, Kim fue coautor de un artículo que examinó las ventajas del nanoconfinamiento. El manuscrito "Teranósticos del cáncer mediados por nanoconfinamiento, "se publicó el 27 de enero en el Archivos de investigación farmacéutica .