Makrofaagidele kleepuvad mikroplaastrid võimaldavad MRI-ga tuvastada ajupõletikku – 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="Kontrasti võrdlemine M-GLAM-i või kaubandusliku kontrastaine Gadavistiga süstitud kontrollsigade ja kerge traumaatilise ajukahjustusega (mTBI) sigade tüüpilised MRI kaardid. Punktiirjoonega ruut tähistab lateraalset vatsakest ja koroidpõimikut, mis moodustavad huvipakkuva piirkonna. (Viisakalt: Wang et al. Sci. Tõlk. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Klõpsake pildi avamiseks hüpikaknas” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- detekteeri-ajupõletikku-füüsika-maailm.jpg”>

Harvardi ülikooli teadlaste sõnul võib "elav kontrastaine" aidata diagnoosida kerget traumaatilist ajukahjustust (TBI), kui tavaline magnetresonantstomograafia (MRI) ei näita struktuurseid muutusi. Inseneri- ja rakenduskõrgkool.

Teadlased laadisid gadoliiniumi, standardse MRI kontrastaine, hüdrogeelipõhistesse mikroplaastritesse, mis kinnituvad immuunrakkudele, ja prekliinilistes uuringutes visualiseerisid põletikku kerge TBI-ga sigadel. Lõppkokkuvõttes eeldavad nad, et tehnoloogia suurendab diagnoositud kergete TBI juhtude arvu ja parandab patsientide ravi.

"Kui keegi kukub või saab kerge pealöögi, ei pruugi aju struktuuris märgatavat muutust olla, kuid aju võis siiski saada märkimisväärseid kahjustusi, mis võivad aja jooksul ilmneda. TBI kahtlusega patsientidele öeldakse, et see näeb hea välja, vaid selleks, et teada saada, et kõrvaltoimed ilmnevad [hiljem], ”ütleb Samir Mitragotri, kelle labor uuringu läbi viis. "Nii et see oli motivatsioon – kas saame välja töötada tundlikuma viisi kerge TBI tuvastamiseks?" Tehnoloogia väljatöötamist juhtis Lily Li-Wen Wang, ülikooli magistrant Mitragotri labor. MRT ekspertiisi andis Rebeka Mannix Bostoni lastehaiglast ja tema meeskonnast.

Autostopid koos immuunsüsteemi professionaalsete sööjatega

Kuna immuunsüsteem teab, et aju on vigastatud isegi "väiksemate" traumade korral, otsisid teadlased kontrastainet, mida saaks kasutada immuunrakkude tuvastamiseks. Nad asusid makrofaagidesse, valgetesse verelibledesse, mis on külluslikud, liikuvad ja lisaks muudele immuunsüsteemi funktsioonidele värvatakse põletikukohtadesse ja neelavad endasse mikroorganisme.

"Makrofaagid on kurikuulsad selle poolest, et söövad kõike, mis nendega seondub – need on professionaalsed sööjad," selgitab Mitragotri. "Me panime makrofaagidele sildi, et makrofaage oleks MRI-s näha."

Teadlased nimetasid tehnoloogiat makrofaagidega kleepuvate Gd(III) laaditud anisotroopsete mikroplaastriteks ehk M-GLAM-ideks. Nagu nende nimigi ütleb, kinnituvad M-GLAM-id makrofaagidele ja haakuvad vigastatud ajju. Kuna GLAM-id on märgistatud gadoliiniumiga, saavad teadlased kasutada MRI-d, et näha, kus makrofaagid ajus ilmuvad.

"Makrofaag lokaliseerub kõikjal, kus põletik on ajus, nii et näete põletiku asukohta. Esmane eesmärk on siiski näha, kas tegemist on põletikuga; teisejärguline küsimus on, kus, sest enamasti jääb kerge TBI puhul isegi esimesele küsimusele vastamata,” räägib Mitragotri.

Teadlased testisid kontrastainet, süstides hiirtele ja sigadele GLAM-e annuses üks või mitu GLAM-i makrofaagi kohta. Erinevalt Gadavistist, kaubanduslikust gadoliiniumipõhisest kontrastainest, ei põhjustanud M-GLAM-id kõrvaltoimeid ega toksilisust ning püsisid loomade kehas kauem kui 24 tundi, enne kui need maksas ja neerudes eemaldati. Sigade ajukahjustuse mudelis täheldasid nad M-GLAM-e koroidpõimikus, aju piirkonnas, mis aitab värvata immuunrakke läbi vere-tserebrospinaalvedeliku barjääri. Gadavist, mis eemaldab kehast kiiresti, ei lokaliseerunud ajupõletiku kohtadesse.

Gadoliiniumiioonide kontsentratsioon GLAM-ides on piisavalt kõrge, et loomkatsetes suutsid teadlased kasutada 500–1000 korda väiksemat gadoliiniumi annust võrreldes Gadavisti doosiga. Nad tunnistavad, et M-GLAM-e tuleks testida rohkemate loomadega ja et M-GLAM-id võivad migreeruda põletikukohtadesse, mis ei ole seotud kerge TBI-ga.

GLAM-ide ettevalmistamine ja iseloomustamine

Gadoliinium toimib MRT kontrastainena, kui see puutub kokku veega (T1 MRI signaalid nõuavad vee prootoni-Gd(III) interaktsiooni). Seega erinevalt enamikust biomeditsiinilistes rakendustes kasutatavatest polümeeridest, mis on hüdrofoobsed ja mittepoorsed, on GLAM poorne ja hüdrofiilne – kettakujuline hüdrogeel, mis seostub makrofaagiga, kui makrofaag proovib hüdrogeelis hüaluroonhapet süüa.

Makrofaag ebaõnnestub selles ettevõtmises, kuna GLAM on kettakujuline (et makrofaagid ei saa süüa kettakujulisi ja muid anisotroopseid osakesi, avastasid teadlased teise uuringu käigus). Lõppkokkuvõttes seostuvad GLAM-id makrofaagidega, mõjutamata makrofaagide migratsiooni või muid funktsioone.

Käsiseade kasutab ajukahjustuse diagnoosimiseks silmale ohutut võrkkesta spektroskoopiat

"Tegelik [GLAM-ide valmistamise protsess] osutus üsna kaasahaaravaks, " ütleb Mitragotri. "Meie meeskond töötas paar aastat üsna usinalt selle nimel, et valmistusviis oleks täielikult välja töötatud." Praegune valmistamisprotokoll hõlmab modifitseeritud gadoliiniumi ja hüaluroonhappe segamist, vedeliku valamist süvenditega vahvlisse ja vahvli keerutamist, et vormid ühtlaselt täita. Särav UV-valgus kedratud vormidele seob polümeeri ahelad ja moodustab tahke GLAM-i.

Tulevane töö hõlmab M-GLAM-ide üksikasjalikke kineetilisi ja annuse-vastuse uuringuid ajus ja tehnoloogia edendamist inimestel, kus rakendused hõlmavad kergete TBI, vähi ja autoimmuunhaiguste diagnoosimist ja võib-olla isegi ravi.

See uurimus on avaldatud aastal Teadus Translatiivsed Meditsiin.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/