Le principali cause di morte nel mondo, cardiopatie ischemiche e ictus, insieme ad un'altra importante fonte di malattia, quello è il cancro, richiedono una corretta rappresentazione dei vasi sanguigni. Un team formato dal Center for Nanoparticle Research, all'interno dell'Istituto per le Scienze di Base, in collaborazione con scienziati dell'Anhui Provincial Hospital e del Seoul National University Hospital, hanno testato un nuovo agente di contrasto non tossico per la risonanza magnetica (MRI) e l'angiografia con risonanza magnetica (MRA) che potrebbe essere superiore all'attuale colorante tradizionale, gadolinio. Pubblicato in Ingegneria biomedica della natura , questo mezzo di contrasto molto promettente ha avuto successo sui cani, conigli e scimmie.

Gli agenti di contrasto sono spesso utilizzati per migliorare la visibilità della radiologia dei tessuti molli e delle strutture interne del corpo, soprattutto nelle malattie cardiovascolari e cerebrali. La scelta di mezzi di contrasto per MRI e MRA approvati dalla FDA è piuttosto limitata e presentano tutti alcuni inconvenienti. Il gadolinio è il mezzo di contrasto più comunemente usato per la risonanza magnetica, ma lascia depositi nelle ossa e nel cervello, ed è tossico per i pazienti con problemi ai reni. In alternativa, i mezzi di contrasto a base di nanoparticelle di ossido di ferro sono praticamente inutilizzati a causa della difficile leggibilità dei risultati. A differenza del gadolinio, che appare come un segnale bianco, l'ossido di ferro è difficile da distinguere dall'aria, emorragia, calcificazione, deposito di metalli, e coaguli di sangue. HYEON Taeghwan, spiega il direttore del Center for Nanoparticle Research:"Prendiamo l'esempio di un'analisi MRI di un cervello con Alzheimer:l'ossido di ferro nei vasi sanguigni apparirebbe nero e le placche amiloidi grigie. È molto difficile riconoscere le placche da lo sfondo Per questo motivo, le attuali nanoparticelle di ossido di ferro non vengono più utilizzate e abbiamo iniziato a cercare altre opzioni." Ciò si verifica perché il gadolinio è un cosiddetto agente di contrasto di tipo T1, mentre l'attuale ossido di ferro è classificato come T2.

In precedenza, il team IBS ha progettato nanoparticelle di ossido di ferro T1 ultrapiccole (PEG-IONC), dimostrato la possibilità di sintetizzarli in grandi quantità, e li ho testati sui topi. Ora la loro ricerca ha fatto un balzo in avanti:"La ricerca sui topi non può tradursi direttamente negli esseri umani, quindi abbiamo voluto testare se queste nanoparticelle funzionano su animali di grandi dimensioni, come cani, conigli e scimmie. Infine, il nostro obiettivo è riuscire a capire se possono diventare un nuovo strumento diagnostico per l'uomo, " commenta Hyeon.

Per testare l'applicabilità dei PEG-IONC, il team di ricerca ha eseguito risonanza magnetica e risonanza magnetica su conigli, cani da lepre, e macachi.

Con un diametro ridotto e un rivestimento innocuo, i PEG-IONC vantano diverse caratteristiche desiderabili. Il diametro idrodinamico dei PEG-IONC di circa 12 nanometri è molto più piccolo e più uniforme delle nanoparticelle di ossido di ferro disponibili in commercio. Inoltre, nella preparazione di IONC, Gli scienziati dell'IBS hanno utilizzato componenti sicuri, come l'acido oleico, alcol oleico, e glicole polietilenico (PEG), comunemente impiegati nelle formulazioni farmaceutiche. Gli studi sulla compatibilità ematologica e tissutale nelle scimmie macaco hanno rivelato che i PEG-IONC sono altamente biocompatibili. Per fare un esempio, la maggior parte degli agenti di contrasto per risonanza magnetica a base di ossido di ferro clinicamente disponibili, quali ferumossido e ferumoxtran, devono essere infusi lentamente per ridurre al minimo l'incidenza di ipotensione e altri gravi effetti collaterali. D'altra parte, I PEG-IONC sono stati somministrati senza problemi, come il gadolinio.

Finalmente, dopo il successo dell'uso dei PEG-IONC nella MRA statica, gli scienziati hanno condotto un imaging dinamico più impegnativo per vedere i modelli di flusso vascolare dell'ischemia cerebrale (la causa dell'ictus) nei cani e nelle scimmie. L'ischemia cerebrale è una malattia causata da un flusso sanguigno insufficiente al cervello e la sua diagnosi precoce con agenti di contrasto per risonanza magnetica è vitale per la sopravvivenza dei pazienti. Nell'esperimento, le immagini sono state scattate in diversi momenti, ogni 1,5 secondi dopo l'iniezione dell'agente di contrasto per vedere i modelli di perfusione sanguigna nel cervello. È stata rilevata un'occlusione nell'arteria cerebrale media.

Sebbene siano necessarie ulteriori rigorose indagini precliniche, gli attuali studi pilota sui primati non umani dimostrano chiaramente un grande potenziale dei PEG-IONC per l'agente di contrasto MRI T1 di nuova generazione.