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Quello che potrebbe sembrare l'allestimento di uno scherzo ha in realtà una risposta clinica:entrambi i gruppi possono affrontare rischi per la salute se iniettati con agenti contenenti metalli a volte necessari per migliorare il contrasto cromatico - e il valore diagnostico - della risonanza magnetica.

Ma una nuova nanoparticella priva di metalli sviluppata dall'Università del Nebraska-Lincoln e dal MIT potrebbe aiutare ad aggirare queste barriere legate alla salute e all'età al potente strumento diagnostico, che i medici utilizzano per indagare o confermare una vasta gamma di problemi medici.

La nanoparticella del team contiene una molecola non metallica che migliora il contrasto della risonanza magnetica per aiutare a distinguere tra i tessuti corporei, un compito tipicamente svolto da agenti di contrasto contenenti gadolinio o altri metalli.

È anche sopravvissuto abbastanza a lungo da radunarsi intorno ai tumori nei topi, suggerendo che la nanoparticella potrebbe aiutare a rilevare i tumori e le sue controparti metalliche, eliminando al contempo le preoccupazioni sull'accumulo a lungo termine di metallo nel corpo.

Contrasto negli stili

Le molecole che risiedono nella nanoparticella del team appartengono a una famiglia nota come nitrossidi, che sono tra le alternative più promettenti agli agenti metallici spesso iniettati nei pazienti prima di essere sottoposti a risonanza magnetica.

Ma gli antiossidanti nel corpo in genere iniziano a scomporre i nitrossidi in pochi minuti, limitando per quanto tempo possono migliorare il contrasto di una risonanza magnetica. E la molecola di interesse del team - un cosiddetto radicale organico - ha solo un singolo elettrone, un fatto che normalmente inibisce quanto contrasto può produrre.

Il gadolinio e altri metalli possiedono più elettroni che li aiutano a influenzare il modo in cui le onde magnetiche prodotte da una risonanza magnetica interagiscono con le molecole d'acqua nei tessuti. Questa influenza magnetica, o rilassatezza, alla fine determina la forza dei segnali di contrasto che vengono convertiti nelle familiari risonanze magnetiche multicolori.

Così il chimico del Nebraska Andrzej Rajca ha iniziato a collaborare con i colleghi del MIT per progettare una nanoparticella priva di metalli che mostrasse stabilità e relassività paragonabili a quelle del gadolinio. Rajca aveva precedentemente progettato un nitrossido che, quando incorporati all'interno di nanoparticelle relativamente piccole, mostrato una relassività molte volte maggiore rispetto ai suoi predecessori.

Questa volta, I ricercatori del MIT hanno incorporato il nitrossido di Rajca in una grande nanoparticella nota come polimero a stella con braccio a spazzola. Il processo prevedeva l'assemblaggio di polimeri in una struttura sferica con un nucleo che attira l'acqua e un guscio idrorepellente, quindi spremere moltitudini di molecole di nitrossido tra quel nucleo e il guscio.

Il team ha scoperto che l'imballaggio di così tanti nitrossidi in spazi così ristretti ha moltiplicato efficacemente i loro valori di relassività individuali, risultando in una nanoparticella con una relassività circa 40 volte superiore a quella di un tipico nitrossido.

"Non hai bisogno di molto del (nuovo) mezzo di contrasto per vedere una buona immagine, " disse Rajca, Charles Bessey Professore di chimica.

Il guscio polimerico della nanoparticella ha anche contribuito a rallentare l'avanzata degli antiossidanti dirompenti abbastanza da prolungare la durata della vita dei nitrossidi da circa due ore a 20. Iniettando nei topi il loro agente, i ricercatori hanno dimostrato che la longevità e le grandi dimensioni della nanoparticella le consentono di raggiungere i tumori e differenziarli dal tessuto normale. Anche a dosi maggiori di quelle normalmente necessarie per la risonanza magnetica, l'agente di contrasto del team non ha mostrato segni di tossicità nelle cellule umane o nei topi.

Il team ha dettagliato il suo lavoro nel diario Scienze Centrali ACS .