Para melhorar a visibilidade dos órgãos à medida que são digitalizados com ressonância magnética (MRI), os pacientes geralmente são injetados com um composto conhecido como agente de contraste antes de irem para o scanner. Os agentes de contraste de ressonância magnética mais comumente usados ​​são baseados no metal gadolínio; Contudo, esses compostos de metal podem ser prejudiciais para crianças pequenas ou pessoas com problemas renais.

Pesquisadores do MIT e da Universidade de Nebraska desenvolveram agora um agente de contraste sem metal que pode ser mais seguro para uso em grupos de alto risco. Em vez de metal, este composto contém moléculas orgânicas chamadas nitróxidos.

Além disso, o novo agente poderia ser usado para gerar exames de ressonância magnética de tumores mais informativos porque pode se acumular no local do tumor por muitas horas sem causar danos.

"Este é um inteiramente orgânico, agente de contraste de ressonância magnética sem metal que permitiria aos pesquisadores do câncer começar a pensar sobre como obter imagens de tumores de forma dinâmica por longos períodos de tempo, "diz Jeremiah Johnson, Professor Associado de Química do Firmenich Career Development no MIT.

Johnson é o autor sênior do estudo, que aparece no jornal ACS Central Science . O autor principal do artigo é o estudante de graduação do MIT, Hung Nyugen. Outros autores do MIT são o ex-pós-doutorado Qixian Chen, pós-doutorado Peter Harvey, estudante de graduação Yivan Jiang, e professor de engenharia biológica Alan Jasanoff.

Alternativas ao metal

As varreduras de ressonância magnética geralmente dependem de agentes de contraste que interagem com a água, influenciando como as moléculas de água respondem a um campo magnético. Os agentes de contraste que exercem um forte efeito são considerados como tendo alta "relaxividade, "que aumenta o contraste visual entre o órgão-alvo e o tecido circundante.

A maioria dos agentes de contraste de ressonância magnética é baseada em gadolínio, que tem uma relaxividade muito alta. Esses agentes são geralmente excretados pelos rins em cerca de meia hora, portanto, eles não podem ser usados ​​em pessoas com certos tipos de problemas renais porque o gadolínio se acumula e exacerba os danos renais. Alguns agentes também são considerados potencialmente inseguros para uso em bebês.

"Os agentes de gadolínio são, de longe, os mais comumente usados, clinicamente, "Jasanoff diz." No entanto, as pessoas têm algumas preocupações de segurança sobre eles, apesar de seu amplo uso. Tem havido interesse em usar agentes de contraste que não contenham gadolínio. "

Menos frequentemente usados ​​são os agentes de contraste feitos de nanopartículas de óxido de ferro, que são considerados um pouco mais seguros porque o corpo já contém ferro. Mas alguns deles também geraram preocupações de segurança recentemente.

Como alternativa possível, cientistas tentaram desenvolver agentes não metálicos, como radicais orgânicos, que são compostos orgânicos que possuem elétrons desemparelhados. Contudo, esses compostos tendem a ser muito instáveis, portanto, geralmente são decompostos na corrente sanguínea em minutos. Também, essas moléculas geralmente têm apenas um elétron desemparelhado, portanto, eles não produzem tanto contraste de ressonância magnética quanto os agentes de metal.

Em um estudo publicado em 2014, Johnson e seus colegas tentaram melhorar a relaxividade dos radicais de nitróxido reunindo-os em uma estrutura conhecida como polímero de escova de garrafa. Isso melhorou sua estabilidade e relaxividade, mas não o suficiente para imagens por longos períodos, que muitas vezes é necessário em imagens de câncer. No novo jornal, os pesquisadores carregaram as moléculas de nitróxido em um tipo diferente de estrutura polimérica conhecida como polímero estelar com braço de escova (BASP). Esta estrutura consiste em muitas cadeias de polímero dispostas de forma que a partícula esférica tenha um núcleo hidrofílico (que atrai água) rodeado por uma concha hidrofóbica (que repele a água).

Os pesquisadores descobriram que a criação de uma alta densidade de moléculas de nitróxido na interface entre a casca e o núcleo das nanopartículas aumentou muito a relaxividade de ressonância magnética da partícula em geral, a um nível semelhante ao dos agentes à base de metal.

A concha de polímero também protege os radicais de serem quebrados na corrente sanguínea. As partículas são estáveis ​​o suficiente para durar na corrente sanguínea por até 20 horas, tempo suficiente para se acumular em um tumor em camundongos. Os pesquisadores também mostraram que as nanopartículas de nitróxido de BASP não são prejudiciais aos ratos, mesmo em doses muito altas.

Monitoramento de longo prazo

Johnson diz que essas partículas podem ser projetadas para transportar drogas, bem como um agente de contraste de ressonância magnética, o que permitiria a obtenção de imagens de longo prazo de um tumor para monitorar se a droga o está reduzindo. Ele também está trabalhando com pesquisadores do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT para anexar as partículas do agente de contraste aos anticorpos que os ajudariam a atingir células específicas para obtenção de imagens e, possivelmente, administração de drogas.

Outra possibilidade é anexar o agente de contraste às células do sistema imunológico projetadas para atacar o tumor de um paciente, permitindo que as células sejam rastreadas dentro do corpo. "Estamos tentando fazer partículas que podemos acoplar nas células e, em seguida, observar o movimento das células in vivo, "Diz Johnson.

Seu laboratório também está trabalhando em versões aprimoradas do agente de contraste, que têm uma densidade ainda maior de nitróxido, melhorando assim a sua relaxividade e aumentando ainda mais o contraste da ressonância magnética.

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.