I polifosfoesteri, molecole contenenti fosforo come elemento centrale, sono facilmente tracciabili senza bisogno di agenti di contrasto, grazie agli sviluppi dei ricercatori dell'Università di Twente (UT). Normalmente, queste molecole presentano una composizione molecolare simile al nostro DNA, il che comporta un notevole "rumore" nell'immagine.
I ricercatori dell'UT hanno fornito una soluzione e sviluppato polimeri unici tracciabili con la risonanza magnetica (MRI). La Dott.ssa Olga Koshkina, Project Leader del Sustainable Polymer Chemistry Group, ha pubblicato questo nuovo concetto di polimeri tracciabili in Chimica delle comunicazioni .
I ricercatori hanno modificato le proprietà dei polifosfoesteri (polimeri speciali con una struttura molecolare ispirata al DNA e all'RNA). Di conseguenza, i polimeri hanno acquisito un diverso “colore MRI”, rendendoli più distinguibili dallo sfondo naturale. Inoltre, presentano altre caratteristiche fisiche della risonanza magnetica adatte per l'imaging.
Per alcune applicazioni biomediche, è necessario tracciare i polimeri all'interno del corpo, un compito generalmente svolto tramite la risonanza magnetica. Tuttavia, per ottenere un'immagine efficace delle parti del corpo mediante MRI, sono spesso necessari agenti di contrasto tossici
La risonanza magnetica è una tecnica di imaging priva di radiazioni utilizzata oggi di routine nelle cliniche. Gli esami medici che utilizzano la risonanza magnetica richiedono in genere agenti di contrasto. Gli attuali agenti di contrasto clinici spesso alterano il contrasto dell'acqua corporea e dei tessuti impiegando metalli pesanti paramagnetici come il gadolinio per modificare il segnale dell'acqua corporea.
Sebbene efficace nell’imaging, l’uso dei metalli pesanti solleva preoccupazioni a causa del loro accumulo nel corpo e nell’ambiente. La risonanza magnetica "hotspot" eteronucleare non richiede metalli e rileva direttamente altri elementi attivi nella risonanza magnetica. Questi elementi fungono da coloranti per la risonanza magnetica, creando un nuovo colore su un'immagine anatomica.
I materiali polimerici hanno un enorme potenziale nelle applicazioni mediche, compreso lo sviluppo di nuove terapie. Tuttavia, per sviluppare trattamenti personalizzati efficaci, è fondamentale monitorare i polimeri in vivo. Fino ad ora, ciò era possibile solo con un'etichettatura aggiuntiva, come l'aggiunta di traccianti radioattivi per l'imaging nucleare o di molecole contenenti fluoro (chiamate anche "PFAS") per la risonanza magnetica "hotspot".
UT introduce un nuovo concetto, in cui i polimeri possono essere tracciati senza etichetta, utilizzando direttamente il segnale del fosforo nella struttura molecolare del polimero.
La ricerca apre una nuova strada per polimeri tracciabili e sostenibili con la risonanza magnetica. Possono essere utilizzati come nuovi agenti per la risonanza magnetica, come veicoli per la somministrazione di farmaci o come biomateriali per la rigenerazione dei tessuti. I ricercatori dell'Università di Twente intendono condurre ulteriori ricerche fondamentali in questo settore e hanno aperto nuove possibilità per i polimeri biodegradabili e tracciabili.
Inoltre, stanno attualmente lavorando alla creazione di una società spin-off per garantire che questa ricerca innovativa possa essere applicata a pazienti reali a lungo termine.
Ulteriori informazioni: Timo Rheinberger et al, Real-time 31P NMR rivela diverse intensità di gradiente nei copolimeri di polifosfoestere come potenziali nanomateriali tracciabili tramite MRI, Chimica delle comunicazioni (2023). DOI:10.1038/s42004-023-00954-x
Informazioni sul giornale: Chimica delle comunicazioni
Fornito dall'Università di Twente
