Avance en agentes de contraste nanométricos podrían mejorar imágenes por resonancia magnética

Para mejorar la visibilidad del tumor en las resonancias magnéticas, los médicos suelen administrar agentes de contraste a los pacientes. Estos agentes afectan la respuesta de los iones de hidrógeno circundantes a los pulsos de radiofrecuencia de la resonancia magnética. El objetivo del uso de agentes de contraste es que se acumulen específicamente en los tumores, aumentando así su visibilidad en las exploraciones. Sin embargo, los agentes de contraste tradicionales quelatos de gadolinio (Gd) casi han alcanzado su máximo rendimiento. Uno de los principales desafíos es lograr una dosis óptima en la distribución del quelato de Gd en tumores, tejido sano y sangre sin dosis excesivas de Gd.

En respuesta a esto, un estudio colaborativo realizado por un equipo de investigación que incluyó científicos del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokio, Japón) condujo al desarrollo de un innovador agente de nanocontraste (ANC) que utiliza un diseño molecular innovador. Este ANC utiliza Gd como agente de contraste dentro de un "portador de fármaco macromolecular autoplegable (SMDC)". El equipo integró quelatos que contienen Gd clínicamente aprobados en una cadena polimérica que comprende acrilato de éter metílico de polietilenglicol (PEGA) y acrilato de bencilo (BZA). Este polímero, que presenta secciones hidrofílicas e hidrofóbicas, forma espontáneamente una pequeña estructura similar a una cápsula en el agua, posicionando los segmentos hidrofóbicos internamente y los hidrofílicos externamente.

Esta metodología permitió la producción de moléculas SMDC-Gds de menos de 10 nanómetros de tamaño. Los experimentos en ratones con cáncer de colon demostraron que estos ANC se acumulaban más eficazmente en los tumores y se eliminaban rápidamente del torrente sanguíneo, mejorando así las capacidades de la resonancia magnética sin efectos secundarios tóxicos. Además, el equipo descubrió un beneficio adicional de los SMDC-Gd sobre los quelatos de Gd existentes. El rendimiento óptimo de los iones de Gd se logra cuando se restringe su movimiento, lo que garantiza un impacto constante y prolongado sobre los iones de hidrógeno cercanos. La estructura núcleo/carcasa del SMDC crea un entorno molecular densamente poblado que limita la rotación y los movimientos internos de los iones de Gd, lo que resulta en un contraste más fuerte en las imágenes de resonancia magnética. Esto permitirá en el futuro utilizar elementos alternativos con perfiles más seguros tanto para los pacientes como para el medio ambiente.

Más allá de las aplicaciones para resonancia magnética, los SMDC-Gd se muestran prometedores en la terapia de captura de neutrones (NCT), un método de radioterapia dirigida emergente. En la NCT, los Gd capturan neutrones y emiten radiación de alta energía, destruyendo las células cancerosas cercanas. Los experimentos demostraron que la NCT con inyecciones repetidas de SMDC-Gd redujo significativamente el crecimiento tumoral, lo que puede atribuirse a la acumulación selectiva y la penetración profunda de SMDC-Gd en los tejidos tumorales. La investigación destaca el potencial de los SMDC no sólo para mejorar el diagnóstico por resonancia magnética, sino también como modalidades eficaces de tratamiento del cáncer y otras aplicaciones médicas.

"Este estudio presenta más posibilidades para explotar la administración de fármacos utilizando diversas cargas terapéuticas, y actualmente estamos investigando el desarrollo de tales sistemas SMDC", dijo el profesor asociado Yutaka Miura de Tokyo Tech, quien dirigió el equipo de investigación.

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Instituto de Tecnología de Tokio