I ricercatori della Rice University hanno sintetizzato una nuova generazione di agenti di contrasto notevolmente migliorata per l'etichettatura e il monitoraggio in tempo reale delle cellule staminali nel corpo.

L'agente combina nanotubi di carbonio ultracorti e cluster di bismuto che appaiono sui raggi X presi con scanner di tomografia computerizzata (CT). Il composto stabile offre prestazioni più di otto volte migliori rispetto al materiale di prima generazione introdotto nel 2013, secondo i ricercatori.

"L'applicazione principale sarà quella di seguirli nelle terapie con cellule staminali per vedere se le cellule sono attratte dal sito della malattia, ad esempio, cancro, e in quale concentrazione, " ha detto il chimico della Rice Lon Wilson del composto che i ricercatori chiamano Bi4C@US-tubes.

"La risonanza magnetica è attualmente utilizzata per questo scopo e funziona abbastanza bene, ma la tecnologia a raggi X in clinica è molto più disponibile, " ha detto. "È più veloce ed economico, e potrebbe facilitare gli studi preclinici per tracciare le cellule staminali in vivo".

Il processo sviluppato dal team di Wilson e dai colleghi del CHI St. Luke's Health-Baylor St. Luke's Medical Center e del Baylor College of Medicine è dettagliato questo mese sulla rivista dell'American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .

Il bismuto è usato nei cosmetici, pigmenti e prodotti farmaceutici, in particolare come ingrediente attivo nel bismuto rosa (noto anche come Pepto-Bismol), un antiacido. Per questa applicazione, nanocluster di bismuto sviluppati dal laboratorio del chimico della Rice Kenton Whitmire, un coautore del documento, sono combinati con nanotubi di carbonio trattati chimicamente per accorciarli tra 20 e 80 nanometri e aggiungere difetti alle loro pareti laterali. I nanocluster, che costituiscono circa il 20% del composto, sembrano attaccarsi fortemente ai nanotubi attraverso questi difetti.

Quando introdotto nelle cellule staminali, i nanotubi trattati diventano facilmente individuabili, disse Wilson. "È molto interessante vedere una coltura cellulare opaca ai raggi X. Non sono scuri come l'osso (che i raggi X non possono penetrare), ma sono davvero oscuri quando sono carichi di questi agenti."

Il composto è stato testato con uno scanner CT al St. Luke's Baylor Hospital, che ha confrontato le capacità dei nanotubi vuoti, la precedente generazione di tubi Bi@US e la nuova mescola. Le unità Hounsfield vengono utilizzate per misurare l'attenuazione dei raggi X degli agenti di contrasto. I test hanno trovato circa 188 unità Hounsfield per semplici nanotubi ultracorti, 227 per i vecchi tubi Bi@US e 2, 178 per l'ultimo composto. La maggior parte dei tessuti molli è compresa tra 30 e 100 unità Hounsfield, quindi ci si aspettava che le cellule etichettate con il nuovo composto si distinguessero.

Ulteriori test hanno mostrato che i cluster si aggrappano ai loro nanotubi. I ricercatori non hanno rilevato rilascio di bismuto dai nanotubi testati a temperatura corporea per 48 ore.

Wilson ha detto che spetterà alla Food and Drug Administration federale approvare il nuovo composto per l'uso nell'uomo. "Ma siamo in grado di iniziare studi preclinici ora che abbiamo determinato quanto bene possiamo caricare le cellule e il fatto che le cellule non sono apparentemente danneggiate dalla tecnologia e dai brevi lampi di raggi X, " Egli ha detto.