I micropatch aderenti ai macrofagi consentono alla risonanza magnetica di rilevare l'infiammazione del cervello – 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="Confrontando il contrasto Mappe MRI rappresentative di suini di controllo e suini con lieve lesione cerebrale traumatica (mTBI) iniettati con M-GLAM o con l'agente di contrasto commerciale Gadavist. Il quadrato tratteggiato indica il ventricolo laterale e il plesso corioideo, che formano la regione di interesse. (Per gentile concessione di Wang et al. Sci. Trad. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Fare clic per aprire l'immagine nel popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- rilevare-cervello-infiammazione-fisica-mondo.jpg”>

Un "agente di contrasto vivente" potrebbe aiutare a diagnosticare lievi lesioni cerebrali traumatiche (TBI) quando la risonanza magnetica convenzionale (MRI) non mostra cambiamenti strutturali, affermano i ricercatori dell'Università di Harvard Scuola di ingegneria e scienze applicate.

I ricercatori hanno caricato il gadolinio, un agente di contrasto standard per la risonanza magnetica, in micropatch a base di idrogel che si attaccano alle cellule immunitarie e negli studi preclinici hanno visualizzato l’infiammazione nei maiali con trauma cranico lieve. In definitiva, si prevede che la tecnologia aumenterà il numero di casi di trauma cranico lieve diagnosticati e migliorerà la cura dei pazienti.

“Se qualcuno cade o ha un lieve impatto alla testa, potrebbe non esserci un cambiamento rilevabile nella struttura del cervello, ma il cervello potrebbe comunque aver subito danni significativi che possono manifestarsi nel tempo. Ai pazienti con sospetto trauma cranico viene detto che sembra a posto, solo per scoprire che gli effetti avversi si manifestano [più tardi]", afferma Samir Mitragotri, il cui laboratorio ha condotto lo studio. "Quindi questa era la motivazione: possiamo sviluppare un modo più sensibile per rilevare un trauma cranico lieve?" Lo sviluppo della tecnologia è stato guidato da Lily Li-Wen Wang, una studentessa laureata nel Laboratorio Mitragotri. La consulenza sulla risonanza magnetica è stata fornita da Rebecca Mannix dal Boston Children's Hospital e dal suo team.

In autostop con i mangiatori professionisti del sistema immunitario

Poiché il sistema immunitario sa che il cervello è stato danneggiato, anche con traumi “minori”, i ricercatori hanno cercato un agente di contrasto che potesse essere utilizzato per rilevare le cellule immunitarie. Si sono concentrati sui macrofagi, globuli bianchi che sono abbondanti, mobili e, tra le altre loro funzioni nel sistema immunitario, vengono reclutati nei siti di infiammazione e fagocitano i microrganismi.

"I macrofagi sono noti per mangiare qualunque cosa si leghi a loro: questi sono mangiatori professionisti", spiega Mitragotri. "Abbiamo messo un'etichetta sul macrofago in modo che il macrofago possa essere visto sulla risonanza magnetica."

I ricercatori hanno soprannominato la tecnologia micropatch anisotropi caricati con Gd(III) che aderiscono ai macrofagi, o M-GLAM. Come suggerisce il nome, gli M-GLAM si attaccano ai macrofagi e si fanno trasportare nel cervello ferito. Poiché i GLAM sono contrassegnati con gadolinio, i ricercatori possono utilizzare la risonanza magnetica per vedere dove compaiono i macrofagi nel cervello.

“Il macrofago si localizzerà ovunque si trovi l’infiammazione nel cervello, in modo da poter vedere la posizione dell’infiammazione. L’obiettivo primario, però, è vedere se c’è un’infiammazione; la domanda secondaria è dove, perché la maggior parte delle volte, nel caso di trauma cranico lieve, anche la prima domanda non trova risposta”, afferma Mitragotri.

I ricercatori hanno testato l'agente di contrasto iniettando GLAM in topi e maiali alla dose di uno o più GLAM per macrofago. A differenza di Gadavist, un agente di contrasto commerciale a base di gadolinio, gli M-GLAM non hanno causato reazioni avverse o tossicità e sono persistiti nel corpo degli animali per più di 24 ore prima di essere eliminati dal fegato e dai reni. In un modello di lesione cerebrale suina, hanno osservato M-GLAM nel plesso coroideo, una regione del cervello che aiuta a reclutare cellule immunitarie attraverso la barriera sangue-liquido cerebrospinale. Gadavist, che viene eliminato rapidamente dall'organismo, non si è localizzato nelle sedi di infiammazione cerebrale.

La concentrazione di ioni gadolinio nei GLAM è sufficientemente elevata che negli studi sugli animali i ricercatori sono stati in grado di utilizzare una dose di gadolinio da 500 a 1000 volte inferiore rispetto a quella di Gadavist. Riconoscono che gli M-GLAM dovrebbero essere testati su più animali e che gli M-GLAM potrebbero migrare verso siti di infiammazione non correlati al trauma cranico lieve.

Preparazione e caratterizzazione di GLAM

Il gadolinio funziona come agente di contrasto per la risonanza magnetica in presenza di contatto con l'acqua (i segnali della risonanza magnetica T1 richiedono interazioni tra protone dell'acqua e Gd (III)). Quindi, a differenza della maggior parte dei polimeri utilizzati per applicazioni biomediche, che sono idrofobici e non porosi, un GLAM è poroso e idrofilo – un idrogel a forma di disco che si lega a un macrofago quando il macrofago cerca di mangiare l’acido ialuronico nell’idrogel.

Il macrofago fallisce in questo tentativo perché il GLAM è a forma di disco (che i macrofagi non possono mangiare particelle a forma di disco e altre particelle anisotrope è stato scoperto dai ricercatori nel corso di un altro studio). In definitiva, i GLAM si legano ai macrofagi senza influire sulla migrazione dei macrofagi o su altre funzioni.

Il dispositivo portatile utilizza la spettroscopia retinica sicura per gli occhi per diagnosticare lesioni cerebrali

"Il processo vero e proprio [di fabbricazione dei GLAM] si è rivelato piuttosto complicato", afferma Mitragotri. "Il nostro team ha lavorato abbastanza diligentemente per alcuni anni per mettere a punto il metodo di preparazione." L'attuale protocollo di fabbricazione prevede la miscelazione di gadolinio modificato e acido ialuronico, il versamento del liquido in un wafer con pozzetti al suo interno e la rotazione del wafer per riempire uniformemente gli stampi. La luce UV brillante sugli stampi filati reticola le catene polimeriche e forma un GLAM solido.

Il lavoro futuro include studi dettagliati sulla cinetica e sulla risposta alla dose degli M-GLAM nel cervello e il progresso della tecnologia negli esseri umani, dove le applicazioni includono la diagnosi e forse anche il trattamento di lievi lesioni cerebrali cerebrali, tumori e condizioni autoimmuni.

Questa ricerca è pubblicata in Science Translational Medicine.

• Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
• PlatoData.Network Generativo verticale Ai. Potenzia te stesso. Accedi qui.
• PlatoAiStream. Intelligenza Web3. Conoscenza amplificata. Accedi qui.
• PlatoneESG. Carbonio, Tecnologia pulita, Energia, Ambiente, Solare, Gestione dei rifiuti. Accedi qui.
• Platone Salute. Intelligence sulle biotecnologie e sulle sperimentazioni cliniche. Accedi qui.
• Fonte: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/