Микропластыри, прикрепляющиеся к макрофагам, позволяют МРТ обнаружить воспаление головного мозга

<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="Сравнивая контраст Репрезентативные карты МРТ контрольных свиней и свиней с легкой черепно-мозговой травмой (mTBI), которым вводили M-GLAM или коммерческий контрастный агент Гадавист. Пунктирный квадрат указывает на боковой желудочек и сосудистое сплетение, которые образуют область интереса. (С разрешения: Ван и другие. наук. Перевод Мед. 16 eadk5413 (2024))» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- обнаружить-мозговое-воспаление-физика-мир.jpg»>

«Живой контрастный агент» может помочь диагностировать легкую черепно-мозговую травму (ЧМТ), когда обычная магнитно-резонансная томография (МРТ) не выявляет структурных изменений, говорят исследователи из Гарвардского университета. Школа инженерных и прикладных наук.

Исследователи загрузили гадолиний, стандартный контрастный агент для МРТ, в микропластыри на основе гидрогеля, которые прикрепляются к иммунным клеткам, и в доклинических исследованиях визуализировали воспаление у свиней с легкой ЧМТ. В конечном итоге они ожидают, что эта технология увеличит количество диагностированных случаев легкой ЧМТ и улучшит уход за пациентами.

«Если кто-то упадет или получит легкий удар головой, в структуре мозга может не произойти заметных изменений, но мозг все равно может получить значительные повреждения, которые могут проявиться с течением времени. Пациентам с подозрением на ЧМТ говорят, что все выглядит нормально, но обнаруживают, что побочные эффекты проявляются [позже]», — говорит Самир Митраготри, чья лаборатория проводила исследование. «Так вот в чем была мотивация – можем ли мы разработать более чувствительный способ выявления легкой ЧМТ?» Разработкой технологии руководила Лили Ли-Вэнь Ван, аспирантка Лаборатория Митраготри. Экспертиза МРТ была предоставлена Ребекка Мэнникс из Бостонской детской больницы и ее команды.

Автостопом с профессиональными едоками иммунной системы

Поскольку иммунная система знает, что мозг поврежден, даже при «незначительных» травмах, исследователи искали контрастное вещество, которое можно было бы использовать для обнаружения иммунных клеток. Они сосредоточились на макрофагах, белых кровяных клетках, которые в изобилии, подвижны и, помимо других функций иммунной системы, привлекаются к местам воспаления и поглощают микроорганизмы.

«Макрофаги печально известны тем, что поедают все, что с ними связывается — это профессиональные едоки», — объясняет Митраготри. «Мы наклеиваем метку на макрофаг, чтобы его можно было увидеть на МРТ».

Исследователи назвали эту технологию анизотропными микропатчами, нагруженными Gd(III), или M-GLAM. Как следует из названия, M-GLAM прикрепляются к макрофагам и попадают в поврежденный мозг. Поскольку GLAM помечены гадолинием, исследователи могут использовать МРТ, чтобы увидеть, где в мозгу появляются макрофаги.

«Макрофаги локализуются там, где воспаление находится в мозге, поэтому вы можете увидеть место воспаления. Однако основная цель — увидеть, есть ли воспаление; второстепенный вопрос — где, потому что в большинстве случаев в случае легкой ЧМТ даже на первый вопрос нет ответа», — говорит Митраготри.

Исследователи протестировали контрастное вещество, вводя GLAM мышам и свиньям в дозе одного или нескольких GLAM на макрофаг. В отличие от Гадависта, коммерческого контрастного вещества на основе гадолиния, M-GLAM не вызывали побочных реакций или токсичности и сохранялись в организме животных более 24 часов, прежде чем выводились из печени и почек. На модели черепно-мозговой травмы свиньи они наблюдали M-GLAM в сосудистом сплетении, области мозга, которая помогает рекрутировать иммунные клетки через барьер кровь-спинномозговая жидкость. Гадавист, который быстро выводится из организма, не локализуется в очагах воспаления головного мозга.

Концентрация ионов гадолиния в GLAM достаточно высока, поэтому в исследованиях на животных исследователи смогли использовать дозу гадолиния в 500–1000 раз меньшую по сравнению с дозой в Гадависте. Они признают, что M-GLAM следует тестировать на большем количестве животных и что M-GLAM могут мигрировать в участки воспаления, не связанные с легкой ЧМТ.

Подготовка и характеристика GLAM

Гадолиний действует как контрастное вещество для МРТ при контакте с водой (сигналы МРТ T1 требуют взаимодействия протонов воды и Gd(III)). Таким образом, в отличие от большинства полимеров, используемых в биомедицинских целях, которые являются гидрофобными и непористыми, GLAM является пористым и гидрофильным – гидрогель в форме диска, который связывается с макрофагом, когда макрофаг пытается съесть гиалуроновую кислоту в гидрогеле.

Макрофаг терпит неудачу в этой попытке, поскольку GLAM имеет форму диска (то, что макрофаги не могут питаться дискообразными и другими анизотропными частицами, было обнаружено исследователями в ходе другого исследования). В конечном итоге GLAM связываются с макрофагами, не влияя на миграцию макрофагов или другие функции.

Портативное устройство использует безопасную для глаз спектроскопию сетчатки для диагностики черепно-мозговых травм

«Сам процесс [изготовления GLAM] оказался весьма сложным», — говорит Митраготри. «Наша команда в течение нескольких лет очень усердно работала над тем, чтобы полностью отработать метод подготовки». Текущий протокол изготовления включает смешивание модифицированного гадолиния и гиалуроновой кислоты, заливку жидкости в пластину с лунками и вращение пластины для равномерного заполнения форм. Облучение УФ-светом, падающим на формованные формы, сшивает полимерные цепи и образует твердый GLAM.

Будущая работа включает в себя детальные исследования кинетики и дозозависимой реакции M-GLAM в мозге и развитие технологии на людях, где приложения включают диагностику и, возможно, даже лечение легкой ЧМТ, рака и аутоиммунных состояний.

Это исследование опубликовано в Наука Поступательное медицины.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/