Pó de diamante como potencial alternativa ao agente de contraste gadolínio em ressonância magnética
In vivo, in ovo T1 Imagens de RM ponderadas de partículas DND oxidadas por ar injetadas por via intravenosa às 24 horas e 48 horas após a injeção. Órgão representativo T1 MR ponderada de A) embrião de galinha controle (EDD14, sem injeção), B) embrião de galinha 24 h após iv. Gadobutrol (50µL de 30mM), ponta de seta ciano apontando para fígado. C) Embrião de galinha fotografado imediatamente após iv. DND oxidado pelo ar (50 µL de solução 0,625 mM), muitos vasos sanguíneos são imediatamente aumentados (pontas de setas amarelas), mas não o fígado (pontas de setas verdes). D) embrião de galinha às 24 horas após injeção intravenosa com DNDs oxidados pelo ar. O fígado e os rins estão claramente aumentados (tornando os rins perceptíveis) em comparação com o embrião 24 horas após a injeção intravenosa de gadobutrol, onde não houve aumento do fígado (ponta de seta ciano). E) Este aumento foi menos pronunciado às 48 horas no mesmo embrião. Crédito:Materiais Avançados (2023). DOI:10.1002/adma.202310109 Uma descoberta inesperada surpreendeu um cientista do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, em Stuttgart:partículas de diamante de tamanho nanométrico, destinadas a uma finalidade completamente diferente, brilharam intensamente em um experimento de ressonância magnética – muito mais brilhantes do que o agente de contraste real, o metal pesado gadolínio.
Poderia o pó de diamante – além de seu uso na administração de medicamentos para tratar células tumorais – um dia se tornar um novo agente de contraste usado para ressonância magnética? A equipe de pesquisa publicou agora sua descoberta em Advanced Materials .
Algumas das maiores descobertas do mundo aconteceram por acidente. Embora a descoberta do potencial do pó de diamante como futuro agente de contraste para ressonância magnética possa nunca ser considerada um ponto de viragem na história da ciência, as suas propriedades de melhoria de sinal são, no entanto, uma descoberta inesperada que pode abrir novas possibilidades:o pó de diamante brilha intensamente mesmo após dias de exposição. sendo injetado. Isso significa que talvez um dia possa se tornar uma alternativa ao amplamente utilizado agente de contraste gadolínio?
Este metal pesado tem sido usado em clínicas para detectar tumores, inflamações ou anomalias vasculares há mais de 30 anos. Aumenta o brilho da imagem das áreas afetadas. No entanto, quando injetado na corrente sanguínea de um paciente, o gadolínio viaja não apenas para o tecido tumoral, mas também para o tecido saudável circundante.
Fica retido no cérebro e nos rins, persistindo meses a anos após a última administração. Os efeitos a longo prazo no paciente ainda não são conhecidos. O gadolínio também causa vários outros efeitos colaterais. A busca por uma alternativa está em andamento há anos.
Poderia o pó de diamante, um material à base de carbono, tornar-se uma alternativa bem tolerável devido a uma descoberta inesperada feita num laboratório do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, em Estugarda?
A Dra. Jelena Lazovic Zinnanti estava trabalhando em um experimento usando partículas de diamante de tamanho nanométrico para um propósito totalmente diferente. A cientista pesquisadora, que dirige os Sistemas Médicos do Centro Científico Central do MPI-IS, ficou surpresa quando colocou as partículas de 3 a 5 nanômetros em minúsculas cápsulas de gelatina para administração de medicamentos. Ela queria que essas cápsulas se rompessem quando expostas ao calor. Ela presumiu que o pó de diamante, com sua alta capacidade térmica, poderia ajudar.
“Eu pretendia usar o pó apenas para aquecer as cápsulas que transportam a droga”, lembra Jelena. "Usei gadolínio para rastrear a posição das partículas de poeira. Queria saber se as cápsulas com diamantes dentro aqueceriam melhor. Ao realizar os testes preliminares, fiquei frustrado, porque o gadolínio vazaria da gelatina - assim como vaza. da corrente sanguínea para o tecido de um paciente.
"Decidi deixar o gadolínio de fora. Quando tirei imagens de ressonância magnética alguns dias depois, para minha surpresa, as cápsulas ainda estavam brilhantes. Uau, isso é interessante, pensei! O pó de diamante parecia ter melhores propriedades de melhoria de sinal do que o gadolínio. Eu não esperava por isso."
Jelena levou essas descobertas adiante ao injetar pó de diamante em embriões de galinha vivos. Ela descobriu que, embora o gadolínio se difunda por toda parte, as nanopartículas de diamante permaneciam nos vasos sanguíneos, não vazavam e mais tarde brilhavam intensamente na ressonância magnética, assim como haviam acontecido nas cápsulas de gelatina.
Embora outros cientistas tenham publicado artigos mostrando como usavam partículas de diamante ligadas ao gadolínio para imagens de ressonância magnética, ninguém jamais havia demonstrado que o próprio pó de diamante pudesse ser um agente de contraste.
Dois anos depois, Jelena tornou-se autora principal de um artigo agora publicado na Advanced Materials .
“Por que o pó de diamante brilha em nossa ressonância magnética ainda permanece um mistério para nós”, diz Jelena, que trabalhou com o Prof. Metin Sitti e pesquisadores do Departamento de Inteligência Física do MPI-IS e com o Dr. ' instituto vizinho, o MPI para Pesquisa em Estado Sólido. Ela só pode supor a razão das propriedades magnéticas da poeira.
"Acho que as partículas minúsculas têm carbonos ligeiramente paramagnéticos. As partículas podem ter um defeito em sua estrutura cristalina, tornando-as ligeiramente magnéticas. É por isso que se comportam como um agente de contraste T1, como o gadolínio. Além disso, não sabemos se o pó de diamante pode ser potencialmente tóxico, algo que precisa ser examinado cuidadosamente no futuro”.
Se o pó de diamante for considerado seguro e bem tolerado pelos pacientes, Jelena acredita que ele tem potencial para se tornar uma nova opção de agente de contraste para futuras ressonâncias magnéticas, onde seria depositado em tecidos com vasculatura anormal, como tumores, mas não em tecido saudável.
