Pesquisadores e colegas da University at Buffalo projetaram uma nanopartícula detectável por seis técnicas de imagens médicas. Esta ilustração mostra as partículas conforme são atingidas por feixes de energia e emitem sinais que podem ser detectados pelos seis métodos:tomografia computadorizada e varredura PET, junto com fotoacústica, fluorescência, upconversion e imagem de luminescência de Cerenkov. Crédito:Jonathan Lovell
É uma tecnologia tão avançada que ainda não existe máquina capaz de utilizá-la.
Usando duas partes biocompatíveis, Os pesquisadores da Universidade de Buffalo e seus colegas projetaram uma nanopartícula que pode ser detectada por seis técnicas de imagens médicas:
No futuro, os pacientes poderiam receber uma única injeção das nanopartículas para que todos os seis tipos de imagens fossem realizados.
Esse tipo de imagem "hipermodal" - se se concretizasse - daria aos médicos uma imagem muito mais clara dos órgãos e tecidos dos pacientes do que um único método poderia fornecer. Pode ajudar os profissionais médicos a diagnosticar doenças e identificar os limites dos tumores.
"Esta nanopartícula pode abrir a porta para novos sistemas de imagem 'hipermodais' que permitem que muitas novas informações sejam obtidas usando apenas um agente de contraste, "diz o pesquisador Jonathan Lovell, PhD, Professor assistente de engenharia biomédica da UB. "Assim que esses sistemas forem desenvolvidos, um paciente poderia teoricamente ir para uma varredura com uma máquina em vez de vários exames com várias máquinas. "
Quando Lovell e seus colegas usaram as nanopartículas para examinar os nódulos linfáticos de camundongos, eles descobriram que as tomografias e PET proporcionaram a penetração mais profunda no tecido, enquanto a imagem fotoacústica mostrou detalhes dos vasos sanguíneos que as duas primeiras técnicas não perceberam.
Esta imagem de microscopia eletrônica de transmissão mostra as nanopartículas, que consiste em um núcleo que brilha em azul quando atingido por luz infravermelha próxima, e um tecido externo de porfirina-fosfolipídios (PoP) que envolve o núcleo. Crédito:Jonathan Lovell
Diferenças como essas significam que os médicos podem obter uma imagem muito mais clara do que está acontecendo dentro do corpo, mesclando os resultados de várias modalidades.
Uma máquina capaz de realizar todas as seis técnicas de imagem ao mesmo tempo ainda não foi inventada, para o conhecimento de Lovell, mas ele e seus co-autores esperam que descobertas como a deles estimulem o desenvolvimento dessa tecnologia.
A pesquisa, Imagem hexamodal com nanopartículas de conversão ascendente revestidas com porfirina-fosfolipídio, foi publicado online em 14 de janeiro no jornal Materiais avançados .
Foi liderado por Lovell; Paras Prasad, PhD, diretor executivo do Instituto de Lasers da UB, Fotônica e Biofotônica (ILPB); e Guanying Chen, PhD, pesquisador da ILPB e do Harbin Institute of Technology na China. A equipe também incluiu colaboradores adicionais dessas instituições, bem como a Universidade de Wisconsin e POSTECH na Coréia do Sul.
Os pesquisadores projetaram as nanopartículas a partir de dois componentes:um núcleo de "conversão ascendente" que brilha em azul quando atingido por luz infravermelha próxima, e um tecido externo de porfirina-fosfolipídios (PoP) que envolve o núcleo.
Cada parte possui características únicas que a tornam ideal para certos tipos de imagem.
O nucleo, inicialmente projetado para imagens de conversão ascendente, é feito de sódio, itérbio, flúor, ítrio e túlio. O itérbio é denso em elétrons - uma propriedade que facilita a detecção por tomografias.
O invólucro PoP possui qualidades biofotônicas que o tornam uma ótima combinação para fluorescência e imagens fotoacústicas. A camada PoP também é adepta de atrair cobre, que é usado em imagens de luminescência PET e Cerenkov.
"Combinar esses dois componentes biocompatíveis em uma única nanopartícula pode dar aos médicos de amanhã um poderoso, nova ferramenta para imagens médicas, "diz Prasad, também um distinto professor de química da SUNY, física, medicina e engenharia elétrica na UB. "Mais estudos teriam que ser feitos para determinar se a nanopartícula é segura para uso para tais fins, mas não contém metais tóxicos como o cádmio, que são conhecidos por apresentarem riscos potenciais e encontrados em algumas outras nanopartículas. "
"Outra vantagem deste agente de contraste de imagem de núcleo / casca é que ele pode permitir imagens biomédicas em várias escalas, de uma única molécula à imagem de células, bem como de imagens vasculares e de órgãos a bioimagem de corpo inteiro, "Chen acrescenta." Estas amplas, capacidades potenciais são devidas a uma pluralidade de recursos ópticos, habilidades de imagem fotoacústica e de radionuclídeo que o agente possui. "
Lovell diz que o próximo passo da pesquisa é explorar usos adicionais para a tecnologia.
Por exemplo, pode ser possível anexar uma molécula de direcionamento à superfície PoP que permitiria às células cancerosas absorver as partículas, algo que a imagem fotoacústica e de fluorescência pode detectar devido às propriedades do revestimento PoP inteligente. Isso permitiria aos médicos ver melhor onde os tumores começam e terminam, Lovell diz.
