Milioni di scansioni di risonanza magnetica (MRI) vengono eseguite ogni anno per diagnosticare condizioni di salute ed eseguire ricerche biomediche. I diversi tessuti del nostro corpo reagiscono ai campi magnetici in vari modi, permettendo di generare immagini della nostra anatomia. Ma ci sono limiti alla risoluzione di queste immagini, generalmente, i medici possono vedere dettagli di organi piccoli come mezzo millimetro ma non molto più piccoli. In base a ciò che vedono i medici, cercano di dedurre cosa sta succedendo alle cellule del tessuto.

Michael Shapiro, professore assistente di ingegneria chimica, vuole stabilire una connessione tra le immagini MRI e ciò che accade nei tessuti su scale piccole come un singolo micrometro, che è circa 500 volte più piccolo di quello che è possibile ora.

"Quando guardi un'immagine di risonanza magnetica chiazzata, potresti voler sapere cosa sta succedendo in un certo punto oscuro, "dice Shapiro, che è anche Schlinger Scholar e ricercatore dell'Heritage Medical Research Institute. "Proprio adesso, è difficile dire cosa sta succedendo su scale inferiori a circa mezzo millimetro."

In un recente studio pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , Shapiro e i suoi colleghi hanno introdotto un metodo per correlare i modelli di campo magnetico nei tessuti, che si verificano su scale micrometriche, con il più grande, caratteristiche in scala millimetrica delle immagini MRI. In definitiva, il metodo consentirebbe ai medici di interpretare le immagini della risonanza magnetica e diagnosticare meglio varie condizioni.

Per esempio, i ricercatori medici possono visualizzare le posizioni dei tessuti infiammati nel corpo di un paziente utilizzando la risonanza magnetica per acquisire immagini di cellule immunitarie chiamate macrofagi che sono state etichettate con particelle di ferro magnetico. I macrofagi assorbono le particelle di ferro iniettate nel flusso sanguigno del paziente e poi migrano verso i siti di infiammazione. Poiché il segnale MRI è influenzato dalla presenza di queste particelle di ferro, le immagini risultanti rivelano posizioni di tessuto malsano. Però, l'esatto livello di contrasto della risonanza magnetica dipende da come le cellule assorbono e immagazzinano le particelle di ferro sulla scala micrometrica, che non può essere visto direttamente nelle immagini MRI.

La nuova tecnica potrebbe fornire una comprensione di come le diverse distribuzioni del ferro influenzino il contrasto della risonanza magnetica, e questo, a sua volta, fornirebbe una migliore idea della portata dell'infiammazione. La ricerca è stata condotta dagli studenti laureati del Caltech Hunter Davis e Pradeep Ramesh.