Makrofageihin kiinnittyvien mikrolappujen avulla MRI voi havaita aivotulehduksen – 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="Vertaamalla kontrastia Edustavat MRI-kartat kontrollisioista ja sioista, joilla on lievä traumaattinen aivovaurio (mTBI), joille on injektoitu M-GLAM:ia tai kaupallista varjoainetta Gadavist. Pisteviivainen neliö osoittaa sivukammion ja suonipunoksen, jotka muodostavat kiinnostavan alueen. (Kohtelias: Wang et ai. Sci. Käännös Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- detect-brain-inflammation-physics-world.jpg”>

"Elävä varjoaine" voisi auttaa diagnosoimaan lievän traumaattisen aivovaurion (TBI), kun perinteinen magneettikuvaus (MRI) ei osoita rakenteellisia muutoksia, sanovat Harvardin yliopiston tutkijat. Insinööri- ja ammattikorkeakoulu.

Tutkijat ladasivat gadoliinia, tavallista MRI-varjoainetta, hydrogeelipohjaisiin mikrolaastareihin, jotka kiinnittyvät immuunisoluihin, ja esikliinisissä tutkimuksissa visualisoivat tulehduksen sioissa, joilla oli lievä TBI. Viime kädessä he odottavat, että tekniikka lisää diagnosoitujen lievien TBI-tapausten määrää ja parantaa potilaiden hoitoa.

"Jos joku kaatuu tai saa lievän iskun päähän, aivorakenteessa ei välttämättä ole havaittavissa olevaa muutosta, mutta aivot ovat saattaneet silti kärsiä merkittäviä vaurioita, jotka voivat ilmetä ajan myötä. Epäillyille TBI-potilaille kerrotaan, että se näyttää hyvältä, mutta he saavat selville, että haittavaikutukset näkyvät [myöhemmin]", sanoo Samir Mitragotri, jonka laboratorio suoritti tutkimuksen. "Joten se oli motivaatio – voimmeko kehittää herkemmän tavan havaita lievä TBI?" Teknologian kehitystä johti Lily Li-Wen Wang, jatko-opiskelija Mitragotri Lab. MRI-asiantuntemus toimitti Rebeka Mannix Bostonin lastensairaalasta ja hänen tiimistään.

Liftaaminen immuunijärjestelmän ammattisyöjien kanssa

Koska immuunijärjestelmä tietää, että aivot ovat vaurioituneet, jopa "pienillä" traumoilla, tutkijat etsivät varjoainetta, jota voitaisiin käyttää immuunisolujen havaitsemiseen. He asuivat makrofageissa, valkoisissa verisoluissa, jotka ovat runsaita, liikkuvia ja muiden immuunijärjestelmän toimintojensa ohella rekrytoituvat tulehduksille ja nielaisevat mikro-organismeja.

"Makrofagit ovat tunnettuja siitä, että ne syövät kaikkea, mikä niihin sitoutuu - nämä ovat ammattisyöjiä", Mitragotri selittää. "Liitämme makrofagiin etiketin, jotta makrofagit voidaan nähdä magneettikuvauksessa."

Tutkijat kutsuivat teknologiaa makrofagiin kiinnittyviin Gd(III)-ladattuihin anisotrooppisiin mikrolappuihin tai M-GLAM:eihin. Kuten niiden nimestä voi päätellä, M-GLAM-solut kiinnittyvät makrofageihin ja tunkeutuvat loukkaantuneisiin aivoihin. Koska GLAM-solut on merkitty gadoliniumilla, tutkijat voivat käyttää MRI:tä nähdäkseen, missä makrofagit näkyvät aivoissa.

"Makrofagi lokalisoituu minne tahansa tulehdus aivoissa, joten voit nähdä tulehduksen sijainnin. Ensisijainen tavoite on kuitenkin nähdä, onko tulehdusta; toissijainen kysymys on missä, koska useimmiten lievän TBI:n tapauksessa ensimmäiseen kysymykseen ei vastata”, Mitragotri sanoo.

Tutkijat testasivat varjoainetta ruiskuttamalla GLAMeja hiiriin ja sioihin annoksella, joka oli yksi tai useampi GLAM makrofagia kohti. Toisin kuin Gadavist, kaupallinen gadoliniumpohjainen varjoaine, M-GLAM-aineet eivät aiheuttaneet haittavaikutuksia tai toksisuutta, ja ne säilyivät eläinten kehossa yli 24 tuntia ennen kuin ne poistuivat maksasta ja munuaisista. Sikojen aivovauriomallissa he havaitsivat M-GLAM-soluja suonikalvon plexuksessa, aivojen alueella, joka auttaa värväämään immuunisoluja veri-serebrospinaalinesteen läpi. Gadavist, joka poistuu kehosta nopeasti, ei lokalisoitunut aivotulehduksen kohtiin.

Gadoliini-ionien pitoisuus GLAMeissa on riittävän korkea, jotta eläinkokeissa tutkijat pystyivät käyttämään 500-1000 kertaa pienempää annosta gadoliniumia verrattuna Gadavistiin. He myöntävät, että M-GLAMeja tulisi testata useammilla eläimillä ja että M-GLAMit voivat siirtyä tulehduskohtiin, jotka eivät liity lievään TBI:hen.

GLAMien valmistelu ja karakterisointi

Gadolinium toimii MRI-varjoaineena, kun se on kosketuksissa veden kanssa (T1 MRI-signaalit edellyttävät vesiprotoni-Gd(III)-vuorovaikutusta). Joten toisin kuin useimmat biolääketieteellisissä sovelluksissa käytetyt polymeerit, jotka ovat hydrofobisia ja ei-huokoisia, GLAM on huokoinen ja hydrofiilinen – kiekon muotoinen hydrogeeli, joka sitoutuu makrofagiin, kun makrofagi yrittää syödä hydrogeelissä olevaa hyaluronihappoa.

Makrofagi epäonnistuu tässä pyrkimyksessä, koska GLAM on kiekon muotoinen (että makrofagit eivät voi syödä kiekon muotoisia ja muita anisotrooppisia hiukkasia, tutkijat havaitsivat toisen tutkimuksen aikana). Lopulta GLAMit sitoutuvat makrofageihin vaikuttamatta makrofagien kulkeutumiseen tai muihin toimintoihin.

Kädessä pidettävä laite käyttää silmäturvallista verkkokalvon spektroskopiaa aivovaurion diagnosoimiseksi

"Todellinen prosessi [GLAMien valmistus] osoittautui melko osallistuvaksi", Mitragotri sanoo. "Tiimimme työskenteli melko ahkerasti muutaman vuoden ajan, jotta valmistusmenetelmät saatiin valmiiksi." Nykyinen valmistusprotokolla sisältää muunnetun gadoliniumin ja hyaluronihapon sekoittamisen, nesteen kaatamisen vohveliin, jossa on kuopat, ja vohvelin pyörittämistä muottien tasaiseksi täyttämiseksi. Kiiltävä UV-valo kehrättyjen muottien päällä silloittaa polymeeriketjut ja muodostaa kiinteän GLAM:n.

Tulevaisuuden työhön kuuluu yksityiskohtaisia ​​kineettisiä ja annosvastetutkimuksia M-GLAM-aineista aivoissa ja teknologian edistämistä ihmisillä, joissa sovelluksia ovat lievän TBI:n, syöpien ja autoimmuunisairauksien diagnosointi ja mahdollisesti jopa hoito.

Tämä tutkimus on julkaistu Tiede translaatiotutkimus Medicine.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/