Un nido per i nanotubi può aiutare la risonanza magnetica a diventare più brava che mai nel trovare prove di malattia.

Scienziati della Rice University e di altre istituzioni e colleghi del Texas Medical Center in Colorado, Italia e Svizzera hanno scoperto un modo per intrappolare i mezzi di contrasto all'interno di una particella di silicio che, quando iniettato nel flusso sanguigno di un paziente, li renderebbe fino a 50 volte più efficaci. Gli agenti di contrasto "accendono" il tessuto danneggiato nel corpo nelle immagini prodotte dagli strumenti di risonanza magnetica.

"Migliorare la risonanza magnetica non è cosa da poco, " disse Lon Wilson, professore di chimica alla Rice e uno dei tre coautori senior del documento di ricerca pubblicato online in Nanotecnologia della natura . Nel 2007, 28 milioni di scansioni MRI sono state eseguite negli Stati Uniti, e gli agenti di contrasto sono stati utilizzati in quasi il 45 percento di essi.

"La risonanza magnetica è uno degli strumenti medici più potenti per l'imaging, se non il più potente, " ha detto. "Non è invasivo, non sono radiazioni nocive ionizzanti e la risoluzione è la migliore che puoi ottenere nell'imaging medico.

"La sensibilità, però, è povero. Quindi tutto ciò che puoi fare per migliorare le prestazioni e aumentare la sensibilità è un grosso problema, ed è quello che fa".

Nello studio, una fetta di silicio di dimensioni nanometriche a forma di disco da hockey è servita come dispositivo di somministrazione di agenti di contrasto. Nei dischi sono stati creati pori lunghi e larghi solo nanometri (miliardesimi di metro), chiamate microparticelle di silicio, o SiMP.

Tre tipi di mezzi di contrasto sono stati aspirati nei pori. Magnesio, un comune mezzo di contrasto utilizzato in tutto il mondo, era uno; gli altri erano gadofullereni e gadonanotubi, entrambi sperimentati dal laboratorio di riso di Wilson. Tutti e tre sequestrano chimicamente l'elemento tossico gadolinio per renderlo sicuro per l'iniezione.

La risonanza magnetica funziona manipolando gli atomi di idrogeno nell'acqua, che interagiscono e si allineano con il campo magnetico applicato dallo strumento. Gli atomi di idrogeno possono quindi tornare al loro stato magnetico originale, un processo chiamato rilassamento. In presenza dello ione paramagnetico gadolinio, il tempo di rilassamento degli atomi si accorcia, rendendo queste regioni più luminose sullo sfondo sotto la risonanza magnetica.

I SiMP sono piccoli - circa un micrometro (un milionesimo di metro) di diametro - ma quando intrappolano sia le molecole d'acqua che i fasci di nanotubi contenenti gadolinio, i protoni appaiono molto più luminosi in un'immagine RM. Poiché le SiMP mantengono la loro forma fino a 24 ore prima di dissolversi in acido silicico innocuo, le molecole possono essere visualizzate per lungo tempo.

Il trucco sta nel portarli in punti del corpo che medici e tecnici vogliono vedere. Wilson ha affermato che i SiMP sono progettati per sfuggire al flusso sanguigno, dove fuoriescono e si aggregano nei siti di tumori e lesioni. "Particelle sferiche, almeno nei modelli matematici, fluire lungo il centro del sistema vascolare, " ha detto. "Queste particelle sono progettate per abbracciare il muro. Quando incontrano un'area che perde come un tumore, possono uscire facilmente."

L'incapsulamento all'interno di SiMP ha migliorato le prestazioni di tutti e tre gli agenti di contrasto, ma SiMP con gadonanotubi (nanotubi di carbonio che contengono fasci di ioni gadolinio) hanno mostrato i migliori risultati. "La performance è stata migliorata oltre quello che avevamo immaginato, " Egli ha detto.

Le SiMP possono anche essere funzionalizzate con peptidi che colpiscono il cancro e altre cellule. I SiMP che contengono agenti di contrasto e farmaci potrebbero essere potenzialmente rintracciati mentre si insinuano nei siti di malattia, dove i farmaci verranno rilasciati mentre il silicio si dissolve.