Uno studio della Northwestern University mostra che l'accoppiamento di un agente di contrasto per risonanza magnetica (MRI) ampiamente utilizzato a un nanodiamante si traduce in un'intensità del segnale notevolmente migliorata e quindi in un contrasto vivido dell'immagine. "I risultati sono un salto di qualità e non da poco:è un evento rivoluzionario per la sensibilità, " ha detto Thomas Meade, che ha guidato il team di ricerca della Northwestern ed è membro del Nanomaterials for Cancer Diagnostics and Therapeutics Center for Cancer Nanotechnology Excellence. "Questo è un agente di imaging sotto steroidi. Il complesso è molto più sensibile di qualsiasi altra cosa che ho visto."
Dean Ho, collega di Meade alla Northwestern, aveva dimostrato in precedenza che i nanodiamanti hanno un'eccellente biocompatibilità e possono essere utilizzati per un'efficace somministrazione di farmaci. Questo nuovo lavoro apre la strada all'uso clinico dei nanodiamanti sia per fornire terapie che per monitorare a distanza l'attività e la posizione dei farmaci.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nano lettere , è il primo rapporto pubblicato sui nanodiamanti sottoposti a imaging con la tecnologia MRI, al meglio delle conoscenze dei ricercatori. La capacità di immaginare i nanodiamanti in vivo sarebbe utile negli studi biologici in cui la mappatura del destino cellulare a lungo termine è fondamentale, come il monitoraggio delle cellule tumorali circolanti, cellule delle isole beta, o cellule staminali.
La risonanza magnetica è una tecnica di imaging medico non invasivo che utilizza un agente di contrasto per via endovenosa per produrre immagini dettagliate delle strutture interne del corpo. La risonanza magnetica è in grado di penetrare in profondità nei tessuti, raggiunge un livello efficiente di contrasto dei tessuti molli con un'elevata risoluzione spaziale e temporale, e non necessita di radiazioni ionizzanti. Gli agenti di contrasto sono usati nella risonanza magnetica perché alterano la relassività - un indicatore di quanto sarà forte il segnale della risonanza magnetica - e migliorano la risoluzione dell'immagine. Il gadolinio (Gd) è il materiale più comunemente utilizzato come mezzo di contrasto per la risonanza magnetica, ma la sua efficacia di contrasto può essere migliorata.
Meade, Ho e i loro colleghi hanno sviluppato un complesso Gd-nanodiamante che, in una serie di prove, dimostrato un significativo aumento della relassività e, a sua volta, un aumento significativo del miglioramento del contrasto. Il complesso Gd-nanodiamante ha dimostrato un aumento di oltre 10 volte della relassività, tra i più alti valori per atomo di Gd riportati fino ad oggi. Questo rappresenta un importante progresso nell'efficienza dei mezzi di contrasto per la risonanza magnetica.
Ho e Meade hanno ripreso una varietà di campioni di nanodiamanti, tra cui nanodiamanti decorati con varie concentrazioni di Gd, nanodiamanti non decorati, e acqua. Il segnale intenso del complesso Gd-nanodiamante era più brillante quando il livello di Gd era più alto. "I nanodiamanti hanno dimostrato di essere efficaci nell'attrarre molecole d'acqua sulla loro superficie, che può potenziare le proprietà di relassività del complesso Gd-nanodiamante, " ha detto Ho. "Questo potrebbe spiegare perché questi complessi sono così brillanti e così buoni agenti di contrasto".
La biocompatibilità del complesso Gd-nanodiamante sottolinea la sua rilevanza clinica. Oltre a confermare il miglioramento del segnale prodotto dall'ibrido, i ricercatori hanno condotto studi di tossicità utilizzando cellule in coltura. I ricercatori hanno riscontrato uno scarso impatto del complesso ibrido sulla vitalità cellulare, affermando la sicurezza intrinseca del complesso e posizionandolo come un nanomateriale clinicamente significativo. (Altri metodi di imaging con nanodiamanti, come agenti fluorescenti nanodiamanti, hanno una penetrazione tissutale limitata e sono più appropriati per applicazioni istologiche.)
Meade, Ho e i loro colleghi stanno ora conducendo studi preclinici con l'ibrido agente di contrasto-nanodiamante per risonanza magnetica in vari modelli animali. Con un occhio all'ottimizzazione di questo nuovo materiale ibrido, stanno inoltre proseguendo gli studi sulla struttura del complesso Gd(III)-nanodiamante per apprendere come governa l'aumentata relassività.
Questo lavoro, che è dettagliato in un documento intitolato, " Coniugati Gd(III)-Nanodiamante per l'aumento del contrasto RM, " è stato sostenuto dalla NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, un'iniziativa globale progettata per accelerare l'applicazione delle nanotecnologie alla prevenzione, diagnosi, e cura del cancro. Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.
