Microparches que se adhieren a macrófagos permiten que la resonancia magnética detecte inflamación cerebral – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation-physics-world.jpg" data-caption="Comparando el contraste Mapas de resonancia magnética representativos de cerdos de control y cerdos con lesión cerebral traumática leve (mTBI) inyectados con M-GLAM o el agente de contraste comercial Gadavist. El cuadrado punteado indica el ventrículo lateral y el plexo coroideo, que forman la región de interés. (Cortesía: Wang et al. Ciencia. Traducción Medicina. 16 eadk5413 (2024))” title=”Haga clic para abrir la imagen en la ventana emergente” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- detectar-inflamacion-cerebral-fisica-mundo.jpg”>

Un "agente de contraste vivo" podría ayudar a diagnosticar una lesión cerebral traumática (TBI) leve cuando la resonancia magnética (MRI) convencional no muestra cambios estructurales, dicen investigadores de la Universidad de Harvard. Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas..

Los investigadores cargaron gadolinio, un agente de contraste estándar para resonancias magnéticas, en microparches a base de hidrogel que se adhieren a las células inmunes, y en estudios preclínicos visualizaron la inflamación en cerdos con TBI leve. En última instancia, anticipan que la tecnología aumentará la cantidad de casos de TCE leves diagnosticados y mejorará la atención al paciente.

“Si alguien se cae o sufre un impacto leve en la cabeza, es posible que no haya un cambio detectable en la estructura del cerebro, pero el cerebro aún podría haber sufrido un daño significativo que puede manifestarse con el tiempo. A los pacientes con sospecha de TCE se les dice que se ve bien, sólo para descubrir que los efectos adversos aparecen [más tarde]”, dice Samir Mitragotri, cuyo laboratorio realizó el estudio. "Así que esa fue la motivación: ¿podemos desarrollar una forma más sensible de detectar una lesión cerebral traumática leve?" El desarrollo de la tecnología estuvo dirigido por Lily Li-Wen Wang, una estudiante de posgrado en el Laboratorio Mitragotri. La experiencia en resonancia magnética fue proporcionada por Rebeca Mannix del Boston Children's Hospital y su equipo.

Haciendo autostop con los comedores profesionales del sistema inmunológico

Dado que el sistema inmunitario sabe que el cerebro ha sufrido una lesión, incluso en caso de traumatismos "menores", los investigadores buscaron un agente de contraste que pudiera usarse para detectar células inmunitarias. Se concentran en los macrófagos, glóbulos blancos que son abundantes, móviles y, entre otras funciones en el sistema inmunológico, son reclutados en sitios de inflamación y fagocitan microorganismos.

"Los macrófagos son conocidos por comer cualquier cosa que se les una; son comedores profesionales", explica Mitragotri. "Le ponemos una etiqueta al macrófago para que pueda verse en la resonancia magnética".

Los investigadores denominaron a la tecnología microparches anisotrópicos cargados con Gd(III) que se adhieren a macrófagos, o M-GLAM. Como sugiere su nombre, los M-GLAM se adhieren a los macrófagos y viajan hasta el cerebro lesionado. Debido a que los GLAM están etiquetados con gadolinio, los investigadores pueden usar resonancia magnética para ver dónde aparecen los macrófagos en el cerebro.

“El macrófago se localizará en cualquier lugar del cerebro donde esté la inflamación, de modo que se pueda ver la ubicación de la inflamación. Sin embargo, el objetivo principal es ver si hay inflamación; la pregunta secundaria es dónde, porque la mayoría de las veces, en el caso de un TCE leve, ni siquiera se responde a la primera pregunta”, dice Mitragotri.

Los investigadores probaron el agente de contraste inyectando GLAM en ratones y cerdos en una dosis de uno o más GLAM por macrófago. A diferencia de Gadavist, un agente de contraste comercial a base de gadolinio, los M-GLAM no causaron reacciones adversas ni toxicidad y persistieron en el cuerpo de los animales durante más de 24 h antes de ser eliminados por el hígado y los riñones. En un modelo de lesión cerebral porcina, observaron M-GLAM en el plexo coroideo, una región del cerebro que ayuda a reclutar células inmunes a través de la barrera sangre-líquido cefalorraquídeo. Gadavist, que desaparece rápidamente del cuerpo, no se localizó en sitios de inflamación cerebral.

La concentración de iones de gadolinio en los GLAM es lo suficientemente alta como para que en estudios con animales los investigadores pudieran usar una dosis de gadolinio entre 500 y 1000 veces menor que la de Gadavist. Reconocen que los M-GLAM deberían probarse en más animales y que los M-GLAM podrían migrar a sitios de inflamación no relacionados con una lesión cerebral traumática leve.

Preparación y caracterización de GLAM.

El gadolinio funciona como agente de contraste para resonancia magnética cuando hay contacto con agua (las señales de resonancia magnética T1 requieren interacciones entre protones de agua y Gd (III)). Entonces, a diferencia de la mayoría de los polímeros utilizados para aplicaciones biomédicas, que son hidrófobos y no porosos, un GLAM es poroso e hidrófilo: un hidrogel en forma de disco que se une a un macrófago cuando éste intenta comer ácido hialurónico en el hidrogel.

Los macrófagos fracasan en esta tarea porque el GLAM tiene forma de disco (los investigadores descubrieron en otro estudio que los macrófagos no pueden comer partículas en forma de disco y otras partículas anisotrópicas). En última instancia, los GLAM se unen a los macrófagos sin afectar la migración de los macrófagos u otras funciones.

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"El proceso real [de fabricación de GLAM] resultó ser bastante complicado", dice Mitragotri. "Nuestro equipo trabajó con bastante diligencia durante algunos años para desarrollar el método de preparación". El protocolo de fabricación actual implica mezclar gadolinio modificado y ácido hialurónico, verter el líquido en una oblea con pocillos y hacer girar la oblea para llenar uniformemente los moldes. La luz ultravioleta brillante sobre los moldes hilados entrecruza las cadenas de polímeros y forma un GLAM sólido.

El trabajo futuro incluye estudios detallados de cinética y dosis-respuesta de M-GLAM en el cerebro y el avance de la tecnología en humanos, donde las aplicaciones incluyen el diagnóstico y posiblemente incluso el tratamiento de TBI leves, cánceres y afecciones autoinmunes.

Esta investigación se publica en Documento de Science Translational Medicine.

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