Micropatches que aderem a macrófagos permitem que a ressonância magnética detecte inflamação 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 o contraste Mapas representativos de ressonância magnética de suínos de controle e suínos com lesão cerebral traumática leve (mTBI) injetados com M-GLAMs ou o agente de contraste comercial Gadavist. O quadrado pontilhado indica o ventrículo lateral e o plexo coróide, que formam a região de interesse. (Cortesia: Wang e outros. Ciência. Trad. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Clique para abrir a imagem no pop-up” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- detectar-inflamação-do-cérebro-física-mundo.jpg”>

Um “agente de contraste vivo” poderia ajudar a diagnosticar lesão cerebral traumática (TCE) leve quando a ressonância magnética convencional (MRI) não mostra alterações estruturais, dizem pesquisadores da Universidade de Harvard. Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas.

Os pesquisadores carregaram gadolínio, um agente de contraste padrão para ressonância magnética, em micropatches à base de hidrogel que se ligam às células do sistema imunológico e, em estudos pré-clínicos, visualizaram inflamação em porcos com TCE leve. Em última análise, eles antecipam que a tecnologia aumentará o número de casos leves de TCE diagnosticados e melhorará o atendimento ao paciente.

“Se alguém cair ou sofrer um leve impacto na cabeça, pode não haver uma mudança detectável na estrutura do cérebro, mas o cérebro ainda pode ter sofrido danos significativos que podem se manifestar ao longo do tempo. Pacientes com suspeita de TCE são informados de que parece bom, apenas para descobrir que os efeitos adversos aparecem [mais tarde]”, diz Samir Mitragotri, cujo laboratório conduziu o estudo. “Então essa foi a motivação – podemos desenvolver uma forma mais sensível de detectar TCE leve?” O desenvolvimento da tecnologia foi liderado por Lily Li-Wen Wang, uma estudante de pós-graduação na Laboratório Mitragotri. A experiência em ressonância magnética foi fornecida por Rebeca Mannix do Hospital Infantil de Boston e sua equipe.

Pegando carona com os comedores profissionais do sistema imunológico

Como o sistema imunológico sabe que o cérebro foi lesionado, mesmo com traumas “menores”, os pesquisadores buscaram um agente de contraste que pudesse ser usado para detectar células do sistema imunológico. Eles se concentraram nos macrófagos, glóbulos brancos que são abundantes, móveis e, entre suas outras funções no sistema imunológico, são recrutados para locais de inflamação e englobam microorganismos.

“Os macrófagos são famosos por comer tudo o que lhes está ligado – são comedores profissionais”, explica Mitragotri. “Colocamos uma etiqueta no macrófago para que ele possa ser visto na ressonância magnética.”

Os pesquisadores apelidaram a tecnologia de micropatches anisotrópicos carregados de Gd (III) aderentes a macrófagos, ou M-GLAMs. Como o nome sugere, os M-GLAMs se ligam aos macrófagos e pegam carona até o cérebro lesionado. Como os GLAMs são marcados com gadolínio, os pesquisadores podem usar a ressonância magnética para ver onde os macrófagos aparecem no cérebro.

“O macrófago se localizará onde quer que a inflamação esteja no cérebro, para que você possa ver a localização da inflamação. O objetivo principal, porém, é verificar se há inflamação; a questão secundária é onde, porque na maioria das vezes no caso de TCE leve, mesmo a primeira pergunta não é respondida”, diz Mitragotri.

Os pesquisadores testaram o agente de contraste injetando GLAMs em camundongos e porcos na dose de um ou mais GLAMs por macrófago. Ao contrário do Gadavist, um agente de contraste comercial à base de gadolínio, os M-GLAMs não causaram reações adversas ou toxicidade e persistiram no corpo dos animais por mais de 24 horas antes de serem eliminados pelo fígado e pelos rins. Num modelo de lesão cerebral suína, observaram M-GLAMs no plexo coróide, uma região do cérebro que ajuda a recrutar células imunitárias através da barreira sangue-líquido cefalorraquidiano. O Gadavist, que é eliminado rapidamente do corpo, não se localizou em locais de inflamação cerebral.

A concentração de íons de gadolínio nos GLAMs é alta o suficiente para que, em estudos com animais, os pesquisadores tenham conseguido usar uma dose de gadolínio 500 a 1000 vezes menor em relação à do Gadavist. Eles reconhecem que os M-GLAMs deveriam ser testados em mais animais e que os M-GLAMs poderiam migrar para locais de inflamação não relacionados ao TCE leve.

Preparando e caracterizando GLAMs

O gadolínio funciona como um agente de contraste para ressonância magnética onde há contato com água (os sinais de ressonância magnética T1 requerem interações próton-Gd (III) de água). Assim, ao contrário da maioria dos polímeros utilizados para aplicações biomédicas, que são hidrofóbicos e não porosos, um GLAM é poroso e hidrofílico – um hidrogel em forma de disco que se liga a um macrófago quando o macrófago tenta consumir ácido hialurónico no hidrogel.

O macrófago falha neste esforço porque o GLAM tem forma de disco (que os macrófagos não podem comer partículas em forma de disco e outras partículas anisotrópicas foi descoberto pelos pesquisadores no decorrer de outro estudo). Em última análise, os GLAMs ligam-se aos macrófagos sem afetar a migração dos macrófagos ou outras funções.

Dispositivo portátil usa espectroscopia de retina segura para os olhos para diagnosticar lesões cerebrais

“O processo real [de fabricação de GLAMs] acabou sendo bastante complicado”, diz Mitragotri. “Nossa equipe trabalhou diligentemente por alguns anos para definir todo o método de preparação.” O protocolo de fabricação atual envolve a mistura de gadolínio modificado e ácido hialurônico, despejando o líquido em um wafer com poços e girando o wafer para preencher uniformemente os moldes. A luz UV brilhante nos moldes fiados reticula as cadeias de polímero e forma um GLAM sólido.

Trabalhos futuros incluem estudos detalhados de cinética e resposta à dose de M-GLAMs no cérebro e o avanço da tecnologia em humanos, onde as aplicações incluem diagnóstico e possivelmente até tratamento de TCE leve, câncer e doenças autoimunes.

Esta pesquisa é publicada em Science Translational Medicine.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/