Mikropatch yang melekat pada makrofag memungkinkan MRI mendeteksi peradangan otak – Dunia Fisika

<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="Membandingkan kontrasnya Peta MRI representatif dari babi kontrol dan babi dengan cedera otak traumatis ringan (mTBI) yang disuntik dengan M-GLAM atau zat kontras komersial Gadavist. Kotak bertitik menunjukkan ventrikel lateral dan pleksus koroid, yang membentuk wilayah yang diinginkan. (Sumber: Wang dkk. Sains. Terjemahan. medis. 16 eadk5413 (2024))” title=”Klik untuk membuka gambar di popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- deteksi-radang-otak-fisika-dunia.jpg”>

Sebuah “zat kontras hidup” dapat membantu mendiagnosis cedera otak traumatis ringan (TBI) ketika pencitraan resonansi magnetik (MRI) konvensional tidak menunjukkan perubahan struktural, kata para peneliti di Universitas Harvard. Sekolah Teknik dan Ilmu Pengetahuan Terapan.

Para peneliti memasukkan gadolinium, agen kontras MRI standar, ke dalam micropatches berbasis hidrogel yang menempel pada sel-sel kekebalan, dan dalam studi praklinis memvisualisasikan peradangan pada babi dengan TBI ringan. Pada akhirnya, mereka mengantisipasi bahwa teknologi ini akan meningkatkan jumlah kasus TBI ringan yang didiagnosis dan meningkatkan pelayanan pasien.

“Jika seseorang jatuh atau mengalami benturan ringan di kepala, mungkin tidak ada perubahan yang terdeteksi pada struktur otak, namun otak mungkin masih mengalami kerusakan signifikan yang dapat terjadi seiring berjalannya waktu. Pasien yang diduga terkena TBI diberi tahu bahwa pengobatannya tampak baik-baik saja, namun ternyata efek sampingnya muncul [di kemudian hari],” kata Samir Mitragotri, yang laboratoriumnya melakukan penelitian. “Jadi itulah motivasinya – bisakah kita mengembangkan cara yang lebih sensitif untuk mendeteksi TBI ringan?” Perkembangan teknologi dipimpin oleh Lily Li-Wen Wang, seorang mahasiswa pascasarjana di Laboratorium Mitragotri. Keahlian MRI disediakan oleh Rebekah Mannix dari Rumah Sakit Anak Boston dan timnya.

Menumpang dengan pemakan profesional sistem kekebalan tubuh

Karena sistem kekebalan mengetahui bahwa otak telah terluka, bahkan dengan trauma “kecil”, para peneliti mencari zat kontras yang dapat digunakan untuk mendeteksi sel-sel kekebalan. Mereka menetap di makrofag, sel darah putih yang melimpah, bergerak dan, di antara fungsinya yang lain dalam sistem kekebalan, direkrut ke tempat peradangan dan menelan mikroorganisme.

“Makrofag terkenal suka memakan apapun yang terikat padanya – mereka adalah pemakan profesional,” jelas Mitragotri. “Kami memberi label pada makrofag sehingga makrofag dapat dilihat pada MRI.”

Para peneliti menjuluki teknologi mikropatch anisotropik yang memuat Gd(III) yang mematuhi makrofag, atau M-GLAM. Seperti namanya, M-GLAM menempel pada makrofag dan menumpang ke otak yang terluka. Karena GLAM ditandai dengan gadolinium, para peneliti dapat menggunakan MRI untuk melihat di mana makrofag muncul di otak.

“Makrofag akan melokalisasi dimanapun peradangan berada di otak, sehingga dapat dilihat lokasi peradangannya. Tujuan utamanya adalah untuk melihat apakah ada peradangan; pertanyaan kedua adalah di mana, karena seringkali pada kasus TBI ringan, pertanyaan pertama pun tidak terjawab,” kata Mitragotri.

Para peneliti menguji zat kontras dengan menyuntikkan GLAM pada tikus dan babi dengan dosis satu atau lebih GLAM per makrofag. Berbeda dengan Gadavist, zat kontras berbasis gadolinium komersial, M-GLAM tidak menyebabkan reaksi merugikan atau toksisitas dan bertahan dalam tubuh hewan selama lebih dari 24 jam sebelum dibersihkan oleh hati dan ginjal. Dalam model cedera otak babi, mereka mengamati M-GLAM di pleksus koroid, wilayah otak yang membantu merekrut sel kekebalan melalui penghalang darah-cairan serebrospinal. Gadavist, yang hilang dari tubuh dengan cepat, tidak terlokalisasi di tempat peradangan otak.

Konsentrasi ion gadolinium dalam GLAM cukup tinggi sehingga dalam penelitian pada hewan, para peneliti dapat menggunakan dosis gadolinium 500 hingga 1000 kali lebih rendah dibandingkan dengan dosis pada Gadavist. Mereka mengakui bahwa M-GLAM harus diuji pada lebih banyak hewan dan bahwa M-GLAM dapat bermigrasi ke lokasi peradangan yang tidak berhubungan dengan TBI ringan.

Mempersiapkan dan mengkarakterisasi GLAM

Gadolinium bekerja sebagai agen kontras MRI jika terjadi kontak dengan air (sinyal MRI T1 memerlukan interaksi proton-Gd(III) air). Jadi tidak seperti kebanyakan polimer yang digunakan untuk aplikasi biomedis, yang bersifat hidrofobik dan tidak berpori, GLAM berpori dan hidrofilik – hidrogel berbentuk cakram yang berikatan dengan makrofag ketika makrofag mencoba memakan asam hialuronat dalam hidrogel.

Makrofag gagal dalam upaya ini karena GLAM berbentuk cakram (makrofag tidak dapat memakan partikel berbentuk cakram dan partikel anisotropik lainnya ditemukan oleh para peneliti dalam penelitian lain). Pada akhirnya, GLAM berikatan dengan makrofag tanpa memengaruhi migrasi makrofag atau fungsi lainnya.

Perangkat genggam menggunakan spektroskopi retina yang aman untuk mata untuk mendiagnosis cedera otak

“Proses sebenarnya [pembuatan GLAM] ternyata cukup rumit,” kata Mitragotri. “Tim kami bekerja cukup rajin selama beberapa tahun untuk menyempurnakan metode persiapan.” Protokol fabrikasi saat ini melibatkan pencampuran gadolinium yang dimodifikasi dan asam hialuronat, menuangkan cairan ke dalam wafer dengan lubang di dalamnya, dan memutar wafer untuk mengisi cetakan secara merata. Sinar UV yang menyinari cetakan pintal menghubungkan rantai polimer dan membentuk GLAM padat.

Pekerjaan di masa depan mencakup studi kinetik dan respons dosis M-GLAM yang terperinci di otak dan memajukan teknologi pada manusia, yang penerapannya mencakup diagnosis dan bahkan mungkin pengobatan TBI ringan, kanker, dan kondisi autoimun.

Penelitian ini dipublikasikan di Science Translational Medicine.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/