Saúde

Conceito de nanoconfinamento melhora a sensibilidade e segurança de um agente de contraste diagnóstico que salva vidas
Acredita-se que uma nanopartícula tenha menos de 200 nanômetros de tamanho. Quando essas minúsculas partículas são embaladas com iodo, elas desempenham um papel essencial na imagem médica de tomografia computadorizada (TC).
Por Elisabeth Reitman - 10/04/2021


Tomografia Computadorizada

Mais de sete anos atrás, Albert J. Sinusas, MD , professor de medicina, radiologia e engenharia biomédica, estava trabalhando com uma equipe de engenheiros para o desenvolvimento de um polímero passível de imagem para prevenção de remodelação adversa após um ataque cardíaco quando eles descobriram inadvertidamente que quando o iodo, um agente de contraste usado para imagens de raios-X, é embalado em uma nanopartícula, há maior absorção de raios-X, melhorando potencialmente a visibilidade.

No desenvolvimento deste novo conceito, Sinusas, que dirige o Yale Translational Research Imaging Center ( Y-TRIC ), recorreu a Tarek Fahmy, PhD , professor associado de engenharia biomédica e Dongin (Donoven) Kim, PhD , agora professor assistente no University of Oklahoma, e um dos primeiros trainees Y-TRIC apoiado por uma bolsa NIH T32 para treinamento em imagem cardiovascular multimodal molecular e translacional, que acabou de ser renovado por mais cinco anos de financiamento.

A equipe de pesquisa liderada por Yale descobriu que, quando embalados em uma nanopartícula, os agentes de contraste da TC, como o iodo, aumentam a absorção dos raios X em quase uma ordem de magnitude, melhorando assim a sensibilidade para imagens e caracterização da doença e potencialmente reduzindo a toxicidade em comparação com agentes de contraste convencionais. Sinusas e a equipe de engenheiros obtiveram uma patente para este conceito no início deste ano em 26 de janeiro de 2021.

“Descobrimos que quando os agentes de contraste são feitos para" aglomerar "ou agrupar em nanoescala (algumas centenas de nanômetros), isso aumenta a magnitude geral do contraste de uma maneira não linear, o que em suma significa que o espalhamento das ondas eletromagnéticas foi amplificado . Também descobrimos que não se tratava apenas de um efeito de aprimoramento de raios-X, mas de um efeito de onda eletromagnética geral, ou seja, ondas ópticas, ondas de rádio e outras quando aprimoradas ”, disse Fahmy.

Acredita-se que uma nanopartícula tenha menos de 200 nanômetros de tamanho. Quando essas minúsculas partículas são embaladas com iodo, elas desempenham um papel essencial na imagem médica de tomografia computadorizada (TC). As tomografias dependem de raios-X processados ​​por computador e têm amplas aplicações em imagens médicas. No entanto, os pesquisadores concordam que esta ferramenta de diagnóstico também carrega um risco de longo prazo de desenvolver cânceres secundários devido à radiação ionizante. Compostos à base de iodo comumente usados ​​em conjunto com imagens de raios-X podem levar ao agravamento da função renal em pacientes com insuficiência renal. Portanto, o uso de uma configuração melhorada desses agentes de contraste pode permitir o diagnóstico por imagem com menos radiação e uma concentração mais baixa do contraste, reduzindo a toxicidade geral.

Método

Quando encerrado ou confinado em nanopartículas, o agente de contraste demonstrou características diferentes que aumentaram o contraste da TC e melhoraram a imagem. Mais raios-X poderiam ser absorvidos, o que reduziria a toxicidade associada a altas concentrações desses agentes de contraste. Os agentes são feitos de moléculas ou polímeros que fornecem circulação prolongada e permeação vascular mínima e tempos de retenção potencialmente prolongados quando administrados no músculo cardíaco para melhorar o reparo após lesão.

Benefícios

Sensibilidade aprimorada: o aumento da absorção de raios-X leva a um aumento da sensibilidade para detecção de contraste, facilitando a geração de imagens com alvo molecular.

Menor chance de toxicidade: com maior sensibilidade, permite o uso de menos toxicidade de redução de iodo

Integração com nanomateriais aprovados pela FDA: Com a incorporação de iodo em polímeros aprovados pela FDA, há uma chance maior de comercialização.

Explorando as capacidades diagnósticas e terapêuticas de scanners de imagens médicas

Sinusas é autor de mais de 250 publicações revisadas por pares e recebeu várias patentes relacionadas à imagem cardiovascular multimodal. Em 7 de janeiro de 2020, Sinusas recebeu outra patente para um sistema baseado em cateter com uma agulha retrátil que ele desenvolveu com Farhad Daghighian, PhD, como um método minimamente invasivo para detectar radiotraçadores de alvo molecular usados ​​para tomografia por emissão de pósitrons (PET) . Esta tecnologia baseada em cateter pode ser usada para orientar a distribuição de polímeros teranósticos iodados para prevenção da remodelação adversa após um ataque cardíaco.

Sinusas e John Stendahl , MD, PhD , também um ex-trainee T32, agora estão testando as aplicações de agentes de contraste à base de moléculas para melhorar a imagem de stents bioreabsorvíveis e outras tecnologias de imagem futuras, para detecção de doença em estágio inicial e orientação terapêutica.

Recentemente, Kim foi coautor de um artigo que examinou as vantagens do nanoconfinamento. O manuscrito “Teranóstica do câncer mediada por nanoconfinamento” foi publicado em 27 de janeiro na revista Archives of Pharmacal Research.

 

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