As técnicas de imagem molecular estão desempenhando um papel cada vez mais importante no diagnóstico médico e no desenvolvimento de novos métodos de tratamento. Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores das áreas de química, ciências materiais, biomedicina, a física quântica e a toxicologia conseguiram desenvolver as bases para um novo meio de contraste para ressonância magnética no quadro do programa de excelência FET Open EU. As alterações moleculares no corpo humano podem, portanto, tornar-se detectáveis ​​por ressonância magnética e melhorar e elucidar o tratamento de doenças como o câncer, Alzheimer e doenças cardíacas.

Na ressonância magnética (imagem por ressonância magnética), os núcleos dos átomos de hidrogênio nos tecidos são submetidos a um campo magnético de alta freqüência. Desta forma, eles produzem sinais fracos nas bobinas de recepção que podem ser processados ​​em imagens. "Nossa ideia básica era enviar moléculas com núcleos quadrupolos para o tecido e, por meio da interação entre os núcleos de hidrogênio e esses núcleos quadrupolos, para modificar o sinal de RMN clássico, "explica Hermann Scharfetter, professor do Instituto de Engenharia Médica da TU Graz e chefe do grupo de trabalho internacional. Estritamente falando, os pesquisadores perseguiram o objetivo de alterar a decadência do sinal ao longo do tempo - também conhecido como aumento de relaxamento quadrupolo (QRE). Scharfetter:"Acreditamos que, ao usar este princípio, não estávamos apenas usando a distribuição do meio de contraste para melhor representar os órgãos, mas também foram capazes de provar as mudanças moleculares provocadas pela sensibilidade do QRE no ambiente químico, para que possamos basicamente ligar ou desligar o contraste. "

Prova do efeito

Após três anos de pesquisa no âmbito do projeto CONQUER FET Open, Scharfetter e sua equipe agora alcançaram um avanço em recursos inovadores em imagens médicas. O novo meio de contraste foi capaz de ser desenvolvido a ponto de o efeito explorado poder ser usado com as intensidades de campo de scanners de ressonância magnética padrão. "Continuamos medindo o sinal de NMR dos núcleos de hidrogênio, mas mude o relaxamento por meio da interação com os núcleos quadrupolos e, portanto, o contraste. Para fazer isso, tivemos apenas que modificar um scanner de ressonância magnética padrão de forma que pudéssemos mudar ligeiramente o campo magnético para ligar ou desligar o contraste. Os resultados foram publicados em Revisão Física X .

Os resultados esperados surgiram com compostos químicos do elemento bismuto. Muitos compostos de bismuto têm freqüências de ressonância quadrupolar favoráveis ​​que ficam próximas aos campos magnéticos de scanners de ressonância magnética clínica. Além disso, o bismuto mostra um forte acoplamento com núcleos de hidrogênio e é ocasionalmente usado na medicina. Outras investigações devem ser realizadas para garantir que o meio de contraste possa ser clinicamente implantado, como Scharfetter explica:"No futuro, temos que projetar nanopartículas especiais que, por um lado, contêm componentes de bismuto, e por outro lado, pode ser bem distribuído no corpo humano sem quaisquer efeitos colaterais e riscos à saúde. Mas muita síntese química deve ser realizada de antemão. Nossos resultados, Contudo, formar um bloco de construção básico para um meio de contraste 'inteligente'. "