Nella nuova tecnica, I tag chimici della risonanza magnetica si attaccano a una molecola bersaglio e nient'altro, un po' come il velcro si attacca solo a se stesso. Attestazione:tanakawho, tramite Flickr
Immagina di collegare un faro a una molecola di farmaco e di seguirne il viaggio attraverso le nostre viscere tortuose, traccia solo dove e come interagisce con le sostanze chimiche nel nostro corpo per aiutare a curare le malattie.
Gli scienziati della Duke potrebbero essere più vicini a fare proprio questo. Hanno sviluppato un tag chimico che può essere attaccato alle molecole per farle illuminare sotto la risonanza magnetica (MRI).
Questo tag o "lampadina" cambia la sua frequenza quando la molecola interagisce con un'altra molecola, potenzialmente consentendo ai ricercatori di localizzare la molecola nel corpo e vedere come viene metabolizzata.
"I metodi di risonanza magnetica sono molto sensibili ai piccoli cambiamenti nella struttura chimica, quindi puoi effettivamente utilizzare questi tag per visualizzare direttamente le trasformazioni chimiche, " disse Thomas Theis, un assistente professore di ricerca nel dipartimento di chimica della Duke.
I tag chimici che si illuminano sotto la risonanza magnetica non sono nuovi. Nel 2016, il team Duke del laboratorio di Warren S. Warren e il laboratorio di Qiu Wang hanno creato lampadine molecolari per la risonanza magnetica che bruciano più luminose e più a lungo di quelle scoperte in precedenza.
In uno studio pubblicato il 9 marzo in Progressi scientifici , i ricercatori segnalano un nuovo metodo per attaccare i tag alle molecole, consentendo loro di etichettare indirettamente le molecole in un ambito di molecole più ampio di quanto non potessero fare prima.
"Le etichette sono come lampadine ricoperte di velcro, " disse Junu Bae, uno studente laureato nel laboratorio di Qiu Wang alla Duke. "Attacciamo l'altro lato del velcro alla molecola bersaglio, e una volta che si trovano si attaccano."
Nella nuova tecnica, un tipo di molecola chiamata tetrazina è iperpolarizzata, facendolo "accendere" sotto la risonanza magnetica (illustrato a sinistra). Viene quindi etichettato con una molecola bersaglio attraverso una cosiddetta reazione bioortogonale. La reazione genera anche una rara forma di gas azoto che può essere individuata sotto la risonanza magnetica (illustrata a destra). Credito:Junu Bae e Seoyoung Cho, Duke University
Questa reazione è ciò che i ricercatori chiamano bioortogonale, il che significa che il tag si attaccherà solo al bersaglio molecolare e non reagirà con altre molecole.
E la reazione è stata progettata con un'altra caratteristica importante in mente:genera una rara forma di gas azoto che si illumina anche sotto la risonanza magnetica.
"Si potrebbero immaginare molte potenziali applicazioni per il gas azoto, ma uno a cui stavamo pensando è l'imaging polmonare, " disse Teis.
Attualmente il modo migliore per visualizzare i polmoni è con il gas xeno, ma questo metodo ha lo svantaggio di far addormentare i pazienti. "Il gas azoto sarebbe perfettamente sicuro da inalare perché è quello che si inala comunque nell'aria, " disse Teis.
Altre applicazioni potrebbero includere l'osservazione di come l'aria fluisce attraverso i materiali porosi o lo studio del processo di fissazione dell'azoto nelle piante.
Uno svantaggio dei nuovi tag è che non brillano così a lungo o così intensamente come le altre lampadine molecolari per risonanza magnetica, disse Zijian Zhou, uno studente laureato nel laboratorio di Warren alla Duke.
Il team sta armeggiando con la formula per la polarizzazione, o accendendo, le etichette molecolari per aumentarne la durata e la brillantezza, e per renderli più compatibili con le condizioni chimiche nel corpo umano.
"Stiamo sviluppando nuove tecniche e nuove procedure che potrebbero essere utili per aumentare ulteriormente i livelli di polarizzazione, così possiamo avere un segnale ancora migliore per queste applicazioni, " Disse Zhu.
