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    Perché abbiamo bisogno di scansioni MRI cancellabili?

    Mikhail Shapiro del Caltech e i suoi colleghi hanno sviluppato agenti di contrasto per risonanza magnetica "cancellabili" che possono lampeggiare a comando con la tecnologia a ultrasuoni. Come qui illustrato, gli agenti di contrasto, che consistono in strutture proteiche piene d'aria chiamate vescicole di gas, emettono segnali magnetici. Quando viene colpito da onde sonore, le vescicole di gas collassano e i loro segnali scompaiono. Ciò rende più facile per i ricercatori interpretare le scansioni MRI. Credito:Barth van Rossum per Caltech

    Risonanza magnetica, o risonanza magnetica, è uno strumento medico ampiamente utilizzato per fotografare l'interno del nostro corpo. Un modo per rendere le scansioni MRI più facili da leggere è attraverso l'uso di agenti di contrasto:coloranti magnetici iniettati nel sangue o somministrati per via orale a pazienti che poi viaggiano verso organi e tessuti, rendendoli più facili da vedere. Recentemente, i ricercatori hanno iniziato a sviluppare agenti di contrasto di nuova generazione, come le nanoparticelle magnetiche, che possono essere indirizzati specificamente a siti di interesse, come i tumori.

    Ma rimane un problema con molti di questi agenti:a volte sono difficili da distinguere dai tessuti del nostro corpo, che emettono i propri segnali di risonanza magnetica. Per esempio, un ricercatore che legge una risonanza magnetica potrebbe non sapere con certezza se una macchia scura vicino a un tumore rappresenta un agente di contrasto legato al tumore, o è un segnale non correlato dal tessuto circostante.

    Mikhail Shapiro del Caltech, professore assistente di ingegneria chimica, pensa di avere una soluzione. Lui e il suo team stanno lavorando su agenti di contrasto "cancellabili" che avrebbero la capacità di lampeggiare, a comando, rivelando così la loro posizione nel corpo.

    "Stiamo sviluppando agenti di contrasto per risonanza magnetica che possono essere cancellati con gli ultrasuoni, permettendoti di spegnerli, "dice Shapiro, che è anche uno Schlinger Scholar e un ricercatore dell'Heritage Medical Research Institute. "È lo stesso principio dietro le luci lampeggianti della bicicletta. Avere le luci accese e spente le rende più facili da vedere, solo nel nostro caso spegniamo il mezzo di contrasto una volta sola."

    La nuova ricerca è stata pubblicata nel numero avanzato del 26 febbraio di Materiali della natura , ed è sulla copertina dell'edizione cartacea di maggio in uscita questo mese. L'autore principale è George Lu, uno studioso postdottorato nel laboratorio di Shapiro.

    "Visualizzare chiaramente gli agenti di contrasto per la risonanza magnetica è un lungo periodo, problema persistente sul campo, " dice Lu. "Con il nostro nuovo studio, stiamo mostrando come potrebbe essere possibile cancellare il mezzo di contrasto, rendendo molto più facile leggere correttamente le scansioni MRI."

    Credito:California Institute of Technology

    La nuova tecnologia si basa su strutture su nanoscala chiamate vescicole di gas, che sono prodotti naturalmente da alcuni microbi. Le vescicole di gas sono costituite da un guscio proteico con un interno cavo e vengono utilizzate dai microbi come dispositivi di galleggiamento per regolare l'accesso alla luce e ai nutrienti. In precedenza, Shapiro e i suoi colleghi hanno dimostrato come le vescicole di gas potrebbero un giorno consentire l'imaging di batteri terapeutici e altre cellule nel corpo delle persone utilizzando gli ultrasuoni. L'idea sarebbe quella di ingegnerizzare le cellule di interesse, come le cellule batteriche usate per trattare le condizioni intestinali, per produrre le vescicole di gas. Poiché le camere cave delle vescicole rimbalzano le onde sonore in modi distinti, le vescicole (e le cellule che le producono) sarebbero facilmente distinguibili dal tessuto circostante.

    Si scopre che le vescicole di gas si distinguono anche nelle scansioni MRI perché l'aria nelle loro camere reagisce in modo diverso ai campi magnetici rispetto ai tessuti acquosi che le circondano. Ciò si traduce in un oscuramento locale delle immagini MRI in cui sono presenti le vescicole di gas.

    Nel nuovo studio, eseguita nei topi, i ricercatori hanno dimostrato che le vescicole di gas potrebbero effettivamente essere utilizzate come agenti di contrasto per la risonanza magnetica:le vescicole di gas sono state rilevate in alcuni tessuti e organi, come il cervello e il fegato. Cosa c'è di più, le vescicole di gas potrebbero essere spente. Quando viene colpito da onde ultrasoniche di una pressione sufficientemente elevata, le strutture cilindriche "crollarono come lattine di soda schiacciate, "Shapiro dice, e i loro segnali magnetici se ne andarono.

    Precedenti studi sulle vescicole gassose hanno dimostrato che queste strutture proteiche possono essere modificate geneticamente per colpire i recettori su cellule specifiche, come le cellule tumorali. Anche le popolazioni di vescicole di gas possono essere progettate in modo diverso, ad esempio un gruppo potrebbe prendere di mira un tumore mentre un altro rimarrebbe nel flusso sanguigno per delineare i vasi sanguigni. Ciò consentirebbe a medici e ricercatori di visualizzare due tipi di tessuto contemporaneamente.

    "Abbiamo precedentemente dimostrato che possiamo ingegnerizzare geneticamente le vescicole di gas in una varietà di modi per l'uso nell'imaging a ultrasuoni, "dice Shapiro. "Ora hanno un'applicazione completamente nuova nella risonanza magnetica".

    Il Materiali della natura studio è intitolato "Risonanza magnetica modulata acusticamente di nanostrutture proteiche riempite di gas".


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