La polvere di diamante, oltre al suo utilizzo nella somministrazione di farmaci per il trattamento delle cellule tumorali, potrebbe un giorno diventare un nuovo agente di contrasto utilizzato per la risonanza magnetica? Il team di ricerca ha ora pubblicato la sua scoperta in Advanced Materials .

Alcune delle più grandi scoperte del mondo sono avvenute per caso. Anche se la scoperta del potenziale della polvere di diamante come futuro agente di contrasto per la risonanza magnetica non potrà mai essere considerata un punto di svolta nella storia della scienza, le sue proprietà di potenziamento del segnale rappresentano comunque una scoperta inaspettata che potrebbe aprire nuove possibilità:la polvere di diamante brilla brillantemente anche dopo giorni di essere iniettato. Ciò significa che forse un giorno potrebbe diventare un'alternativa al gadolinio, l'agente di contrasto ampiamente utilizzato?

Questo metallo pesante è stato utilizzato nelle cliniche per rilevare tumori, infiammazioni o anomalie vascolari da oltre 30 anni. Migliora la luminosità dell'immagine delle aree interessate. Tuttavia, quando iniettato nel flusso sanguigno di un paziente, il gadolinio viaggia non solo nel tessuto tumorale ma anche nel tessuto sano circostante.

Viene trattenuto nel cervello e nei reni, persistendo mesi o anni dopo l'ultima somministrazione. Gli effetti a lungo termine sul paziente non sono ancora noti. Il gadolinio causa anche una serie di altri effetti collaterali. La ricerca di un'alternativa è in corso da anni.

La polvere di diamante, un materiale a base di carbonio, potrebbe diventare un'alternativa ben tollerabile a causa di una scoperta inaspettata fatta in un laboratorio presso l'Istituto Max Planck per i sistemi intelligenti di Stoccarda?

La dottoressa Jelena Lazovic Zinnanti stava lavorando a un esperimento utilizzando particelle di diamante di dimensioni nanometriche per uno scopo completamente diverso. La scienziata ricercatrice, che dirige la Central Scientific Facility Medical Systems presso MPI-IS, è rimasta sorpresa quando ha messo le particelle da 3 a 5 nanometri in minuscole capsule di gelatina per la somministrazione di farmaci. Voleva che queste capsule si rompessero se esposte al calore. Ha ipotizzato che la polvere di diamante, con la sua elevata capacità termica, potesse aiutare.

"Avevo intenzione di utilizzare la polvere solo per riscaldare le capsule che trasportano i farmaci", ricorda Jelena. "Ho usato il gadolinio per tracciare la posizione delle particelle di polvere. Volevo scoprire se le capsule con i diamanti all'interno si sarebbero riscaldate meglio. Durante i test preliminari, ero frustrato, perché il gadolinio fuoriusciva dalla gelatina, proprio come fuoriesce del flusso sanguigno nel tessuto di un paziente.

"Ho deciso di escludere il gadolinio. Quando ho scattato le immagini MRI qualche giorno dopo, con mia sorpresa, le capsule erano ancora luminose. Wow, è interessante, ho pensato! La polvere di diamante sembrava avere proprietà di miglioramento del segnale migliori rispetto al gadolinio. Non me lo aspettavo."

Jelena ha approfondito queste scoperte iniettando la polvere di diamante in embrioni di pollo vivi. Scoprì che mentre il gadolinio si diffonde ovunque, le nanoparticelle di diamante rimanevano nei vasi sanguigni, non fuoriuscivano e successivamente brillavano nella risonanza magnetica, proprio come facevano nelle capsule di gelatina.

Mentre altri scienziati avevano pubblicato articoli che mostravano come utilizzavano particelle di diamante attaccate al gadolinio per la risonanza magnetica, nessuno aveva mai dimostrato che la polvere di diamante stessa potesse essere un agente di contrasto.

Due anni dopo, Jelena è diventata l'autrice principale di un articolo ora pubblicato in Advanced Materials .

"Perché la polvere di diamante brilla nella nostra risonanza magnetica rimane ancora un mistero per noi", dice Jelena, che ha lavorato con il Prof. Metin Sitti e i ricercatori del Dipartimento di Intelligenza Fisica dell'MPI-IS e con il Dr. Eberhard Goering dell'MPI-IS ' istituto vicino, l'MPI per la ricerca sullo stato solido. Può solo supporre il motivo delle proprietà magnetiche della polvere.

"Penso che le minuscole particelle contengano carboni leggermente paramagnetici. Le particelle potrebbero avere un difetto nel loro reticolo cristallino, che le rende leggermente magnetiche. Ecco perché si comportano come un agente di contrasto T1 come il gadolinio. Inoltre, non sappiamo se la polvere di diamante potrebbe essere potenzialmente tossica, cosa che dovrà essere attentamente esaminata in futuro."

Se si scoprisse che la polvere di diamante è sicura e ben tollerata dai pazienti, Jelena ritiene che abbia il potenziale per diventare una nuova opzione di agente di contrasto per le future scansioni MRI, dove verrebbe depositata nei tessuti con vascolarizzazione anormale, come i tumori, ma non nei tessuti. tessuto sano.