Per quasi due decenni, i cardiologi hanno cercato modi per vedere pericolosi coaguli di sangue prima che causino attacchi di cuore.

Ora, i ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis riferiscono di aver progettato nanoparticelle che trovano i coaguli e le rendono visibili a un nuovo tipo di tecnologia a raggi X.

Secondo Gregorio Lanza, dottore, dottorato di ricerca, un cardiologo della Washington University presso il Barnes-Jewish Hospital, queste nanoparticelle elimineranno le congetture dal decidere se una persona che arriva in ospedale con dolore al petto sta effettivamente avendo un attacco di cuore.

"Ogni anno, milioni di persone vengono al pronto soccorso con dolore toracico. Per alcuni di loro, sappiamo che non è il loro cuore. Ma per la maggior parte, non siamo sicuri, "dice Lanza, un professore di medicina. Quando c'è qualche dubbio, il paziente deve essere ricoverato in ospedale e sottoposto a test per escludere o confermare un infarto.

"Questi test costano denaro e richiedono tempo, "dice Lanza.

Piuttosto che un pernottamento per assicurarsi che il paziente sia stabile, questa nuova tecnologia potrebbe rivelare la posizione di un coagulo di sangue in poche ore.

CT spettrale

Le nanoparticelle sono progettate per essere utilizzate con un nuovo tipo di scanner CT in grado di "vedere" i metalli a colori. La nuova tecnologia, chiamata TC spettrale, utilizza l'intero spettro del raggio di raggi X per differenziare oggetti che sarebbero indistinguibili con un normale scanner CT che vede solo in bianco e nero.

Lanza dice che il nuovo scanner sfrutta la stessa fisica che gli astronomi usano per guardare la luce di una stella e dire quali metalli contiene.

"Stanno guardando lo spettro dei raggi X, e lo spettro dei raggi X dice loro quali metalli ci sono, " dice. "Questo è esattamente quello che facciamo."

Nanoparticelle di bismuto

In questo caso, il metallo in questione è il bismuto. Dipanjan Pan, dottorato di ricerca, ricercatore professore di medicina, ha progettato una nanoparticella che contiene abbastanza bismuto per essere vista dallo scanner CT spettrale.

"Ogni nanoparticella trasporta un milione di atomi di bismuto, " dice Lanza. Poiché la TC è una tecnica di imaging relativamente insensibile, questa pura quantità di metallo è necessaria affinché le particelle siano visibili allo scanner.

Ma il bismuto è un metallo pesante tossico, dice Pan. Non può essere iniettato nel corpo da solo. Anziché, Pan ha usato un composto fatto di atomi di bismuto attaccati a catene di acidi grassi che non possono separarsi nel corpo. Ha quindi sciolto questo composto in un detergente e ha incapsulato la miscela in una membrana fosfolipidica. Proprio come gocce d'olio sospese in una vinaigrette agitata, queste particelle si autoassemblano con il composto di bismuto al centro.

Come Pan ha mostrato in un modello di topo, il design delle nanoparticelle consente inoltre al corpo di romperle e rilasciare il composto di bismuto interno in una forma sicura.

Una volta che le nanoparticelle hanno trasportato abbastanza bismuto per essere visibili allo scanner, Pan ha aggiunto una molecola alla superficie delle particelle che cerca una proteina chiamata fibrina. La fibrina è comune nei coaguli di sangue, ma non si trova altrove nel sistema vascolare.

"Se stai avendo un attacco di cuore, il rivestimento dell'arteria coronaria si è rotto, e si forma un coagulo per ripararlo, " dice Lanza. "Ma quel coagulo sta iniziando a restringere il vaso così il sangue non può passare. Ora abbiamo una nanoparticella che vedrà quel coagulo".

Un'immagine TC spettrale con le nanoparticelle di bismuto mirate alla fibrina fornirà le stesse informazioni di un'immagine TC tradizionale in bianco e nero, ma la fibrina in eventuali coaguli di sangue apparirà in un colore, come il giallo o il verde, risolvendo il problema dell'interferenza del calcio comune agli scanner TC tradizionali.

Lo scanner TC spettrale utilizzato in questo studio è ancora uno strumento prototipo, sviluppato da Philips Research ad Amburgo, Germania. Le nanoparticelle sono state testate solo su conigli e altri modelli animali, ma i primi risultati mostrano successo nel distinguere i coaguli di sangue dall'interferenza del calcio.

Salvando vite

Più che semplicemente confermare un infarto, le nuove nanoparticelle e lo scanner CT spettrale possono mostrare la posizione esatta di un coagulo.

Oggi, anche se i medici stabiliscono che il paziente sta avendo un infarto, non possono localizzare il coagulo senza ammettere il paziente al laboratorio di cateterizzazione cardiaca, inserendo un colorante e cercando strette arterie piene di placca che potrebbero aprirsi con gli stent. Ma Lanza dice che cercare arterie strette non risolve tutti i problemi.

"Quelli che hanno aperture molto strette non sono quelli preoccupanti, "Dice Lanza. "Troviamo quelli nel laboratorio di cateterizzazione cardiaca e li apriamo".

Ciò che è preoccupante è quando il sangue è libero di fluire attraverso le arterie, ma c'è una placca instabile sulla parete dell'arteria, quella che Lanza chiama "malattia di grado moderato".

"La maggior parte degli infarti o ictus della gente deriva da una malattia di grado moderato che si interrompe e all'improvviso blocca un'arteria, " Lanza dice. "È quello che è successo al giornalista della NBC Tim Russert. Hai bisogno di qualcosa che ti dica che c'è una placca rotta anche quando il vaso non è molto stretto."

Poiché questa nanoparticella trova e si attacca alla fibrina nei vasi, consentirebbe ai medici di vedere problemi che in precedenza erano difficili o impossibili da rilevare.

Con questa tecnica di imaging, Lanza prevede nuovi approcci al trattamento delle malattie coronariche. La placca instabile che non limita molto il flusso sanguigno non richiede uno stent costoso per sostenere l'apertura del vaso. Anziché, Lanza prevede tecnologie che possano agire come cerotti, sigillando i punti deboli nelle pareti dei vasi.

"Oggi, non sapresti dove attaccare il cerotto, " dice Lanza. "Ma l'imaging TC spettrale con nanoparticelle di bismuto mostrerebbe l'esatta posizione dei coaguli nei vasi, permettendo di prevenire la pericolosa rottura della placca instabile."