Micropatch-urile care aderă la macrofage permit RMN să detecteze inflamația creierului – 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="Comparând contrastul Hărți reprezentative RMN ale porcilor de control și porcilor cu leziuni cerebrale traumatice ușoare (mTBI) injectați cu M-GLAM sau agentul de contrast comercial Gadavist. Pătratul punctat indică ventriculul lateral și plexul coroid, care formează regiunea de interes. (Cu amabilitatea: Wang et al. Sci. Transl. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation-physics-world.jpg”>

Un „agent de contrast viu” ar putea ajuta la diagnosticarea leziunilor cerebrale traumatice ușoare (TBI) atunci când imagistica prin rezonanță magnetică convențională (IRM) nu arată modificări structurale, spun cercetătorii de la Universitatea Harvard. Școala de Inginerie și Științe Aplicate.

Cercetătorii au încărcat gadoliniu, un agent de contrast standard pentru RMN, în microplasturi pe bază de hidrogel care se atașează la celulele imune, iar în studiile preclinice au vizualizat inflamația la porcii cu TBI ușor. În cele din urmă, ei anticipează că tehnologia va crește numărul de cazuri de TBI ușoare diagnosticate și va îmbunătăți îngrijirea pacientului.

„Dacă cineva cade sau are un impact ușor cu capul, s-ar putea să nu existe o schimbare detectabilă în structura creierului, dar creierul ar fi suferit totuși daune semnificative care se pot manifesta în timp. Pacienților suspectați de TBI li se spune că arată bine, doar pentru a afla că efectele adverse apar [mai târziu]”, spune Samir Mitragotri, al cărui laborator a efectuat studiul. „Deci, aceasta a fost motivația – putem dezvolta o modalitate mai sensibilă de a detecta un TBI ușor?” Dezvoltarea tehnologiei a fost condusă de Lily Li-Wen Wang, un student absolvent în Laboratorul Mitragotri. Expertiza RMN a fost asigurată de Rebekah Mannix de la Spitalul de Copii din Boston și echipa ei.

Autostopul cu mâncătorii profesioniști ai sistemului imunitar

Deoarece sistemul imunitar știe că creierul a fost rănit, chiar și cu traume „minore”, cercetătorii au căutat un agent de contrast care ar putea fi folosit pentru a detecta celulele imune. S-au adăpostit pe macrofage, celule albe din sânge care sunt abundente, mobile și, printre celelalte funcții ale sistemului imunitar, sunt recrutate în locurile de inflamație și înghiți microorganismele.

„Macrofagele sunt renumite pentru că mănâncă orice se leagă de ei – aceștia sunt mâncători profesioniști”, explică Mitragotri. „Am pus o etichetă pe macrofag, astfel încât macrofagul să poată fi văzut pe RMN.”

Cercetătorii au numit tehnologia micropatch-uri anizotrope care aderă la macrofage Gd(III) sau M-GLAM. Așa cum sugerează și numele, M-GLAM-urile se atașează de macrofage și ajung la creierul rănit. Deoarece GLAM-urile sunt etichetate cu gadoliniu, cercetătorii pot folosi RMN pentru a vedea unde apar macrofagele în creier.

„Macrofagul se va localiza oriunde se află inflamația în creier, astfel încât să puteți vedea locația inflamației. Obiectivul principal, însă, este de a vedea dacă există inflamație; întrebarea secundară este unde, pentru că de cele mai multe ori în cazul TBI ușor, nici la prima întrebare nu se răspunde”, spune Mitragotri.

Cercetătorii au testat agentul de contrast prin injectarea de GLAM la șoareci și porci la o doză de unul sau mai multe GLAM per macrofag. Spre deosebire de Gadavist, un agent de contrast comercial pe bază de gadoliniu, M-GLAM-urile nu au provocat reacții adverse sau toxicitate și au persistat în corpurile animalelor mai mult de 24 de ore înainte de a fi eliminate de ficat și rinichi. Într-un model de leziuni cerebrale porcine, ei au observat M-GLAM în plexul coroid, o regiune a creierului care ajută la recrutarea celulelor imune prin bariera sânge-lichidul cefalorahidian. Gadavist, care se curăță rapid din organism, nu s-a localizat în locurile de inflamație a creierului.

Concentrația ionilor de gadoliniu în GLAM este suficient de mare încât, în studiile pe animale, cercetătorii au putut folosi o doză de gadoliniu de 500 până la 1000 de ori mai mică față de cea din Gadavist. Ei recunosc că M-GLAM-urile ar trebui testate pe mai multe animale și că M-GLAM-urile ar putea migra către locuri de inflamație care nu au legătură cu TBI ușor.

Pregătirea și caracterizarea GLAM-urilor

Gadoliniul funcționează ca agent de contrast RMN acolo unde există contact cu apa (semnalele RMN T1 necesită interacțiuni proton-Gd(III) de apă). Așadar, spre deosebire de majoritatea polimerilor utilizați pentru aplicații biomedicale, care sunt hidrofobi și neporoși, un GLAM este poros și hidrofil - un hidrogel în formă de disc care se leagă de un macrofag atunci când macrofagul încearcă să mănânce acid hialuronic din hidrogel.

Macrofagul eșuează în acest demers deoarece GLAM are formă de disc (că macrofagele nu pot mânca în formă de disc și alte particule anizotrope au fost descoperite de cercetători în cursul unui alt studiu). În cele din urmă, GLAM-urile se leagă de macrofage fără a afecta migrația macrofagelor sau alte funcții.

Dispozitivul portabil folosește spectroscopie retiniană sigură pentru ochi pentru a diagnostica leziunile cerebrale

„Procesul propriu-zis [de fabricare a GLAM-urilor] sa dovedit a fi destul de implicat”, spune Mitragotri. „Echipa noastră a lucrat destul de sârguincios timp de câțiva ani pentru a pune la punct metoda de preparare.” Protocolul actual de fabricație implică amestecarea gadoliniului modificat și acidul hialuronic, turnarea lichidului într-o napolitana cu godeuri în ea și rotirea napolitanei pentru a umple uniform matrițele. Lumina UV strălucitoare pe matrițele filate leagă lanțurile polimerice și formează un GLAM solid.

Lucrările viitoare includ studii detaliate cinetice și de răspuns la doză ale M-GLAM-urilor în creier și avansarea tehnologiei la oameni, în cazul în care aplicațiile includ diagnosticarea și, eventual, chiar tratamentul TBI ușor, cancere și afecțiuni autoimune.

Această cercetare este publicată în Stiinta translationala Medicina.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/