Мікропатчі, що прилипають до макрофагів, дозволяють МРТ виявляти запалення мозку – 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="Порівняння контрасту Репрезентативні карти МРТ контрольних свиней і свиней із легкою черепно-мозковою травмою (mTBI), яким вводили M-GLAM або комерційний контрастний агент Gadavist. Пунктирний квадрат вказує на бічний шлуночок і судинне сплетення, які утворюють область інтересу. (З дозволу: Ван та ін. наук. переклад Мед. 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”>

«Жива контрастна речовина» може допомогти діагностувати легку черепно-мозкову травму (ЧМТ), коли звичайна магнітно-резонансна томографія (МРТ) не показує структурних змін, кажуть дослідники з Гарвардського університету. Школа інженерії та прикладних наук.

Дослідники завантажили гадоліній, стандартний контрастний агент для МРТ, у мікропатчі на основі гідрогелю, які прикріплюються до імунних клітин, і в доклінічних дослідженнях візуалізували запалення у свиней із легкою ЧМТ. Зрештою, вони очікують, що технологія збільшить кількість діагностованих випадків легкої ЧМТ і покращить догляд за пацієнтами.

«Якщо хтось впав або отримав легкий удар головою, може не відбутися помітних змін у структурі мозку, але мозок все одно може зазнати значного пошкодження, яке може проявитися з часом. Пацієнтам із підозрою на ЧМТ кажуть, що все виглядає нормально, але потім з’ясовують, що побічні ефекти з’являються [пізніше]», — говорить Самір Мітраготрі, чия лабораторія проводила дослідження. «Отже, це була мотивація — чи можемо ми розробити більш чутливий спосіб виявлення легкої ЧМТ?» Розробкою технології керувала Лілі Лі-Вен Ван, аспірантка Лабораторія Мітраготрі. Експертизу МРТ надала Ревека Маннікс з Бостонської дитячої лікарні та її команда.

Автостоп із професійними їдцями імунної системи

Оскільки імунна система знає, що мозок був пошкоджений, навіть із «незначними» травмами, дослідники шукали контрастну речовину, яку можна було б використовувати для виявлення імунних клітин. Вони зосередилися на макрофагах, білих кров’яних клітинах, які є у великій кількості, рухливими та, серед інших своїх функцій в імунній системі, залучаються до місць запалення та поглинають мікроорганізми.

«Макрофаги сумно відомі тим, що їдять усе, що з ними зв’язується — це професійні їдці», — пояснює Мітраготрі. «Ми наклеюємо мітку на макрофаг, щоб макрофаг можна було побачити на МРТ».

Дослідники назвали цю технологію анізотропними мікропатчами, навантаженими Gd(III), що прилипають до макрофагів, або M-GLAM. Як випливає з назви, M-GLAM прикріплюються до макрофагів і автостопом добираються до пошкодженого мозку. Оскільки GLAM помічені гадолінієм, дослідники можуть використовувати МРТ, щоб побачити, де в мозку з’являються макрофаги.

«Макрофаг локалізується в будь-якому місці запалення в мозку, тому ви можете побачити місце запалення. Основна мета, однак, полягає в тому, щоб побачити, чи є запалення; другорядне питання полягає в тому, де, тому що в більшості випадків у випадку легкої ЧМТ навіть на перше запитання немає відповіді», — каже Мітраготрі.

Дослідники протестували контрастну речовину, вводячи GLAM мишам і свиням у дозі один або більше GLAM на макрофаг. На відміну від Gadavist, комерційного контрастного агента на основі гадолінію, M-GLAMs не викликали побічних реакцій або токсичності та зберігалися в організмі тварин більше 24 годин, перш ніж очищатися печінкою та нирками. На моделі травми головного мозку у свиней вони спостерігали M-GLAM в судинному сплетінні, ділянці мозку, яка допомагає рекрутувати імунні клітини через бар’єр крові та цереброспінальної рідини. Гадавіст, який швидко виводиться з організму, не локалізується в місцях запалення мозку.

Концентрація іонів гадолінію в GLAM досить висока, тому в дослідженнях на тваринах дослідники змогли використовувати в 500-1000 разів меншу дозу гадолінію порівняно з Gadavist. Вони визнають, що M-GLAM слід тестувати на більшій кількості тварин і що M-GLAM можуть мігрувати до місць запалення, не пов’язаних із легкою ЧМТ.

Підготовка та характеристика GLAM

Гадоліній працює як контрастний агент для МРТ, коли є контакт з водою (сигнали МРТ T1 вимагають взаємодії протонів води з Gd(III)). Отже, на відміну від більшості полімерів, що використовуються для біомедичних застосувань, які є гідрофобними та непористими, GLAM є пористим та гідрофільним – гідрогель у формі диска, який зв’язується з макрофагом, коли макрофаг намагається з’їсти гіалуронову кислоту в гідрогелі.

Макрофаг зазнає невдачі в цій спробі, тому що GLAM має форму диска (те, що макрофаги не можуть їсти дископодібні та інші анізотропні частинки, було виявлено дослідниками в ході іншого дослідження). Зрештою, GLAM зв’язуються з макрофагами, не впливаючи на міграцію макрофагів чи інші функції.

Портативний пристрій використовує безпечну для ока спектроскопію сітківки для діагностики травм головного мозку

«Самий процес [виготовлення GLAM] виявився досить складним, — каже Мітраготрі. «Наша команда наполегливо працювала кілька років, щоб повністю відпрацювати метод приготування». Поточний протокол виготовлення передбачає змішування модифікованого гадолінію та гіалуронової кислоти, заливання рідини у пластину з лунками та обертання пластини для рівномірного заповнення форм. Сяйво ультрафіолетового світла на формованих формах зшиває полімерні ланцюги та утворює міцний GLAM.

Майбутня робота включає детальні кінетичні та дозові дослідження M-GLAM у мозку та вдосконалення технології на людях, де застосування включає діагностику та, можливо, навіть лікування легкої ЧМТ, раку та аутоімунних захворювань.

Це дослідження опубліковано в Наука Поступальний медицини.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/