Na nova técnica, As etiquetas químicas de ressonância magnética se prendem a uma molécula alvo e nada mais - como o velcro apenas gruda em si mesmo. Crédito:tanakawho, via Flickr
Imagine anexar um farol a uma molécula de droga e seguir sua jornada através de nossas entranhas sinuosas, rastreando exatamente onde e como ele interage com os produtos químicos em nosso corpo para ajudar a tratar doenças.
Os cientistas da Duke podem estar mais perto de fazer exatamente isso. Eles desenvolveram uma etiqueta química que pode ser anexada a moléculas para torná-las iluminadas por imagens de ressonância magnética (MRI).
Esta etiqueta ou "lâmpada" muda sua frequência quando a molécula interage com outra molécula, potencialmente permitindo que os pesquisadores localizem a molécula no corpo e vejam como ela é metabolizada.
"Os métodos de ressonância magnética são muito sensíveis a pequenas mudanças na estrutura química, então você pode realmente usar essas tags para transformar transformações químicas diretamente, "disse Thomas Theis, professor assistente de pesquisa no departamento de química da Duke.
As etiquetas químicas que acendem sob a ressonância magnética não são novas. Em 2016, a equipe de Duke do laboratório de Warren S. Warren e o laboratório de Qiu Wang criaram lâmpadas moleculares para ressonância magnética que queimam mais brilhantes e por mais tempo do que qualquer outra descoberta anteriormente.
Em um estudo publicado em 9 de março em Avanços da Ciência , os pesquisadores relatam um novo método para anexar tags a moléculas, permitindo-lhes marcar moléculas indiretamente para um escopo mais amplo de moléculas do que podiam antes.
"As etiquetas são como lâmpadas cobertas por velcro, "disse Junu Bae, um estudante de graduação no laboratório de Qiu Wang em Duke. "Nós anexamos o outro lado do Velcro à molécula-alvo, e assim que eles se encontram, eles ficam. "
Na nova técnica, um tipo de molécula chamada tetrazina é hiperpolarizada, tornando-o “aceso” sob a ressonância magnética (ilustrado à esquerda). Em seguida, ele é marcado com uma molécula alvo por meio de uma reação chamada bioortogonal. A reação também gera uma forma rara de gás nitrogênio que pode ser detectada na ressonância magnética (ilustrada à direita). Crédito:Junu Bae e Seoyoung Cho, Universidade Duke
Esta reação é o que os pesquisadores chamam de bioortogonal, o que significa que a tag apenas se fixará no alvo molecular e não reagirá com nenhuma outra molécula.
E a reação foi projetada com outra característica importante em mente - ela gera uma forma rara de gás nitrogênio que também acende na ressonância magnética.
"Pode-se imaginar muitas aplicações potenciais para o gás nitrogênio, mas uma que temos pensado é a imagem do pulmão, "Theis disse.
Atualmente, a melhor maneira de obter imagens dos pulmões é com gás xenônio, mas esse método tem a desvantagem de colocar os pacientes para dormir. "O gás nitrogênio seria perfeitamente seguro para inalar porque é o que você inala no ar de qualquer maneira, "Theis disse.
Outras aplicações podem incluir observar como o ar flui através de materiais porosos ou estudar o processo de fixação de nitrogênio nas plantas.
Uma desvantagem das novas tags é que elas não brilham tanto ou tão intensamente quanto outras lâmpadas moleculares de ressonância magnética, disse Zijian Zhou, um estudante de pós-graduação no laboratório de Warren em Duke.
A equipe está mexendo na fórmula de polarização, ou acendendo, a molécula marca para aumentar sua vida útil e brilho, e torná-los mais compatíveis com as condições químicas do corpo humano.
"Estamos agora desenvolvendo novas técnicas e novos procedimentos que podem ser úteis para elevar ainda mais os níveis de polarização, para que possamos ter um sinal ainda melhor para esses aplicativos, "Zhou disse.
