Miếng dán siêu nhỏ bám dính đại thực bào cho phép MRI phát hiện tình trạng viêm não – Vật lý Thế giới

Miếng dán siêu nhỏ bám dính đại thực bào cho phép MRI phát hiện tình trạng viêm não – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: ngày 23 tháng 2024 năm 6 00:XNUMX sáng

<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="So sánh độ tương phản Bản đồ MRI đại diện của lợn đối chứng và lợn bị chấn thương sọ não nhẹ (mTBI) được tiêm M-GLAM hoặc chất tương phản thương mại Gadavist. Hình vuông chấm biểu thị tâm thất bên và đám rối màng đệm, tạo thành vùng quan tâm. (Được phép: Vương et al. Khoa học. Dịch. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- phát hiện-viêm não-vật lý-world.jpg”>Bản đồ MRI của lợn đối chứng và lợn bị TBI nhẹ
So sánh độ tương phản Bản đồ MRI đại diện của lợn đối chứng và lợn bị chấn thương sọ não nhẹ (mTBI) được tiêm M-GLAM hoặc chất tương phản thương mại Gadavist. Hình vuông chấm biểu thị tâm thất bên và đám rối màng đệm, tạo thành vùng quan tâm. (Được phép: Vương et al. Khoa học. Dịch. Med. 16 eadk5413 (2024))

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard cho biết, một “chất tương phản sống” có thể giúp chẩn đoán chấn thương sọ não nhẹ (TBI) khi chụp cộng hưởng từ thông thường (MRI) không cho thấy những thay đổi về cấu trúc. Trường Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng.

Các nhà nghiên cứu đã nạp gadolinium, một chất tương phản MRI tiêu chuẩn, vào các miếng dán siêu nhỏ dựa trên hydrogel gắn vào các tế bào miễn dịch và trong các nghiên cứu tiền lâm sàng đã cho thấy tình trạng viêm ở lợn mắc TBI nhẹ. Cuối cùng, họ dự đoán rằng công nghệ này sẽ làm tăng số lượng ca TBI nhẹ được chẩn đoán và cải thiện việc chăm sóc bệnh nhân.

“Nếu ai đó bị ngã hoặc bị va chạm nhẹ ở đầu, có thể không có sự thay đổi nào có thể phát hiện được trong cấu trúc não, nhưng não vẫn có thể bị tổn thương đáng kể và biểu hiện theo thời gian. Những bệnh nhân bị nghi ngờ TBI được thông báo rằng nó trông ổn, nhưng sau đó mới biết rằng các tác dụng phụ sẽ xuất hiện [sau],” nói Samir Mitragotri, phòng thí nghiệm của họ đã tiến hành nghiên cứu. “Vậy đó chính là động lực – liệu chúng ta có thể phát triển một phương pháp nhạy cảm hơn để phát hiện TBI nhẹ không?” Sự phát triển của công nghệ này được dẫn dắt bởi Lily Li-Wen Wang, một sinh viên tốt nghiệp tại Phòng thí nghiệm Mitragotri. Chuyên môn về MRI được cung cấp bởi Rebekah Mannix từ Bệnh viện Nhi Boston và nhóm của cô ấy.

Đi nhờ xe với những kẻ ăn uống chuyên nghiệp của hệ miễn dịch

Vì hệ thống miễn dịch biết rằng não đã bị tổn thương, ngay cả với những chấn thương “nhẹ”, nên các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm một chất tương phản có thể được sử dụng để phát hiện các tế bào miễn dịch. Chúng tập trung vào các đại thực bào, các tế bào bạch cầu dồi dào, di động và cùng với các chức năng khác trong hệ thống miễn dịch, được tuyển dụng đến các vị trí viêm và nhấn chìm các vi sinh vật.

Mitragotri giải thích: “Các đại thực bào nổi tiếng là ăn bất cứ thứ gì dính vào chúng – đây là những kẻ ăn uống chuyên nghiệp”. “Chúng tôi dán nhãn lên đại thực bào để có thể nhìn thấy đại thực bào trên MRI.”

Các nhà nghiên cứu đặt tên cho công nghệ này là các miếng vá dị hướng được nạp Gd(III) gắn vào đại thực bào, hay còn gọi là M-GLAM. Đúng như tên gọi của chúng, M-GLAM gắn vào các đại thực bào và đi vào não bị tổn thương. Vì GLAM được gắn thẻ gadolinium nên các nhà nghiên cứu có thể sử dụng MRI để xem các đại thực bào xuất hiện ở đâu trong não.

“Đại thực bào sẽ định vị bất cứ nơi nào có tình trạng viêm trong não, vì vậy bạn có thể nhìn thấy vị trí của tình trạng viêm. Tuy nhiên, mục tiêu chính là xem có bị viêm hay không; Câu hỏi phụ là ở đâu, bởi vì hầu hết các trường hợp TBI nhẹ, ngay cả câu hỏi đầu tiên cũng không được trả lời,” Mitragotri nói.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm chất tương phản bằng cách tiêm GLAM vào chuột và lợn với liều một hoặc nhiều GLAM cho mỗi đại thực bào. Không giống như Gadavist, một chất tương phản gốc gadolinium thương mại, M-GLAM không gây ra phản ứng bất lợi hoặc độc tính và tồn tại trong cơ thể động vật hơn 24 giờ trước khi được gan và thận đào thải. Trong mô hình chấn thương não ở lợn, họ đã quan sát thấy M-GLAM trong đám rối màng mạch, một vùng não giúp tuyển dụng các tế bào miễn dịch thông qua hàng rào máu-dịch não tủy. Gadavist, được thải ra khỏi cơ thể một cách nhanh chóng, không tập trung vào các vị trí viêm não.

Nồng độ của các ion gadolinium trong GLAM đủ cao để trong các nghiên cứu trên động vật, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng liều gadolinium thấp hơn từ 500 đến 1000 lần so với liều gadavist. Họ thừa nhận rằng M-GLAM nên được thử nghiệm trên nhiều động vật hơn và M-GLAM có thể di chuyển đến các vị trí viêm không liên quan đến TBI nhẹ.

Chuẩn bị và mô tả đặc điểm GLAM

Gadolinium hoạt động như một chất tương phản MRI khi tiếp xúc với nước (tín hiệu T1 MRI yêu cầu tương tác proton-Gd(III) nước). Vì vậy, không giống như hầu hết các polyme được sử dụng cho các ứng dụng y sinh, kỵ nước và không xốp, GLAM xốp và ưa nước – một hydrogel hình đĩa liên kết với đại thực bào khi đại thực bào cố gắng ăn axit hyaluronic trong hydrogel.

Đại thực bào thất bại trong nỗ lực này vì GLAM có dạng hình đĩa (các đại thực bào không thể ăn hình đĩa và các hạt dị hướng khác đã được các nhà nghiên cứu phát hiện trong quá trình thực hiện một nghiên cứu khác). Cuối cùng, GLAM liên kết với đại thực bào mà không ảnh hưởng đến việc di chuyển đại thực bào hoặc các chức năng khác.

Mitragotri nói: “Quy trình thực sự [của việc chế tạo GLAM] hóa ra khá phức tạp”. “Nhóm của chúng tôi đã làm việc khá chăm chỉ trong vài năm để hoàn thiện phương pháp chuẩn bị.” Quy trình chế tạo hiện tại bao gồm việc trộn gadolinium đã biến tính và axit hyaluronic, đổ chất lỏng vào một tấm bán dẫn có các giếng bên trong và quay tấm bán dẫn để lấp đầy các khuôn một cách đồng đều. Chiếu tia UV lên các khuôn kéo sợi sẽ liên kết ngang các chuỗi polyme và tạo thành GLAM rắn.

Công việc trong tương lai bao gồm các nghiên cứu chi tiết về động học và đáp ứng liều lượng của M-GLAM trong não và cải tiến công nghệ ở người, trong đó các ứng dụng bao gồm chẩn đoán và thậm chí có thể điều trị TBI nhẹ, ung thư và các tình trạng tự miễn dịch.

Nghiên cứu này được xuất bản trong Science Translational Medicine.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý