Os químicos do MIT desenvolveram novas nanopartículas que podem realizar simultaneamente imagens de ressonância magnética (MRI) e imagens fluorescentes em animais vivos. Essas partículas podem ajudar os cientistas a rastrear moléculas específicas produzidas no corpo, monitorar o ambiente de um tumor, ou determinar se as drogas atingiram seus alvos com sucesso.

Em um artigo publicado na edição de 18 de novembro da Nature Communications , os pesquisadores demonstram o uso das partículas, que carregam sensores distintos para fluorescência e ressonância magnética, para rastrear a vitamina C em camundongos. Onde quer que haja uma alta concentração de vitamina C, as partículas mostram um forte sinal fluorescente, mas pouco contraste de ressonância magnética. Se não houver muita vitamina C, um sinal de ressonância magnética mais forte é visível, mas a fluorescência é muito fraca.

Futuras versões das partículas podem ser projetadas para detectar espécies reativas de oxigênio que muitas vezes se correlacionam com doenças, disse Jeremiah Johnson, professor assistente de química no MIT e autor sênior do estudo. Eles também podem ser adaptados para detectar mais de uma molécula de cada vez.

"Você pode aprender mais sobre como as doenças progridem se tiver sondas de imagem que podem detectar biomoléculas específicas, "Diz Johnson.

Ação dupla

Johnson e seus colegas projetaram as partículas para que pudessem ser montadas a partir de blocos de construção feitos de cadeias de polímero contendo um agente de contraste orgânico de ressonância magnética denominado nitróxido ou uma molécula fluorescente denominada Cy5.5.

Quando misturados em uma proporção desejada, esses blocos de construção se unem para formar uma estrutura nanométrica específica que os autores chamam de polímero de escova de garrafa ramificada. Para este estudo, eles criaram partículas em que 99 por cento das cadeias carregam nitróxidos, e 1 por cento carrega Cy5.5.

p Nitroxides são moléculas reativas que contêm um átomo de nitrogênio ligado a um átomo de oxigênio com um elétron desemparelhado. Os nitróxidos suprimem a fluorescência do Cy5.5, mas quando os nitróxidos encontram uma molécula como a vitamina C, da qual podem pegar elétrons, eles se tornam inativos e Cy5.5 apresenta fluorescência.

Os nitróxidos normalmente têm uma meia-vida muito curta em sistemas vivos, mas o professor de química da Universidade de Nebraska, Andrzej Rajca, que também é autor do novo artigo da Nature Communications, descobriu recentemente que sua meia-vida pode ser estendida anexando duas estruturas volumosas a eles. Além disso, os autores do artigo da Nature Communications mostram que a incorporação do nitróxido de Rajca nas arquiteturas de polímero de escova de garrafa ramificada de Johnson leva a melhorias ainda maiores na vida útil do nitróxido. Com essas modificações, os nitróxidos podem circular por várias horas na corrente sanguínea de um camundongo - tempo suficiente para obter imagens úteis de ressonância magnética.

Os pesquisadores descobriram que suas partículas de imagem acumuladas no fígado, como normalmente acontece com as nanopartículas. O fígado do rato produz vitamina C, então, uma vez que as partículas alcançaram o fígado, eles pegaram elétrons da vitamina C, desligar o sinal de ressonância magnética e aumentar a fluorescência. Eles também não encontraram nenhum sinal de ressonância magnética, mas uma pequena quantidade de fluorescência no cérebro, que é um destino para grande parte da vitamina C produzida no fígado. Em contraste, no sangue e rins, onde a concentração de vitamina C é baixa, o contraste de ressonância magnética foi máximo.

p Misturando e combinando

Os pesquisadores agora estão trabalhando para aumentar as diferenças de sinal que obtêm quando o sensor encontra uma molécula-alvo, como a vitamina C. Eles também criaram nanopartículas que transportam o agente fluorescente e até três drogas diferentes. Isso permite que eles rastreiem se as nanopartículas são entregues em seus locais de destino.

p "Essa é a vantagem da nossa plataforma - podemos misturar, combinar e adicionar quase tudo o que quisermos, "Diz Johnson.

Essas partículas também podem ser usadas para avaliar o nível de radicais de oxigênio no tumor de um paciente, que pode revelar informações valiosas sobre o quão agressivo é o tumor.

p "Achamos que podemos revelar informações sobre o ambiente do tumor com esses tipos de sondas, se pudermos levá-los lá, "Diz Johnson." Algum dia você poderá injetar isso em um paciente e obter informações bioquímicas em tempo real sobre os locais da doença e também sobre os tecidos saudáveis, o que nem sempre é simples. "

Steven Bottle, professor de nanotecnologia e ciência molecular na Queensland University of Technology, diz que o elemento mais impressionante do estudo é a combinação de duas técnicas de imagem poderosas em um nanomaterial.

p "Eu acredito que isso deve proporcionar um muito poderoso, metabolicamente ligado, modalidade de imagem de combinação múltipla que deve fornecer uma ferramenta de diagnóstico altamente útil com potencial real para acompanhar a progressão da doença in vivo, "diz Bottle, que não estava envolvido no estudo.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.