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Los científicos de Tokyo Tech demostraron que los polímeros autoplegables que contienen gadolinio y forman complejos de tamaño nanométrico podrían ser la clave para mejorar las imágenes por resonancia magnética y la administración de fármacos de próxima generación. Gracias a su pequeño tamaño, baja toxicidad y buena acumulación y penetración tumoral, estos complejos representan un avance en los agentes de contraste para el diagnóstico del cáncer, así como en la radioterapia de captura de neutrones.
La resonancia magnética (MRI) es una herramienta de diagnóstico importante para el cáncer y permite capturar imágenes detalladas de los tejidos blandos. Para que los tumores sean más visibles en la resonancia magnética, los médicos suelen inyectar a los pacientes un medio de contraste. Estos compuestos afectan la forma en que los iones de hidrógeno cercanos responden a los pulsos de radiofrecuencia utilizados en la resonancia magnética. Idealmente, los agentes de contraste deberían concentrarse específicamente en los tumores y aumentar su contraste en el examen de resonancia magnética.
Sin embargo, a pesar de muchos esfuerzos de investigación, los agentes de contraste quelatos de gadolinio (Gd) convencionales están alcanzando sus límites de rendimiento. En pocas palabras, ha demostrado ser un desafío lograr una dosis óptima en la distribución de quelatos de Gd en tumores, tejidos sanos y sangre sin recurrir a dosis excesivas de Gd.
En este contexto, un estudio conjunto realizado por un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuánticas (QST) y el Centro de Innovación de Nanomedicina (iCONM) dirigido por el profesor asociado Yutaka Miura de Tokio Técnica realizada. ha desarrollado con éxito un novedoso NCA con un rendimiento excepcional gracias a un diseño molecular innovador. Sus resultados fueron publicados en el ciencia avanzada el 29 de noviembre
El agente de nanocontraste (NCA) propuesto se basa en el uso de Gd como agente de contraste en lo que los investigadores llaman un «portador de fármaco macromolecular autoplegable (SMDC)». Incorporaron quelatos que contienen Gd clínicamente aprobados en una cadena polimérica hecha de acrilato de éter metílico de polietilenglicol (PEGA) y acrilato de bencilo (BZA). Debido a que el polímero contenía segmentos hidrófilos e hidrófobos, cuando se sumergía en agua, rápidamente se doblaba en forma de pequeña cápsula, con los segmentos hidrófobos formando el núcleo y los segmentos hidrófilos formando la capa exterior.
Utilizando este enfoque, los investigadores pudieron producir moléculas SMDC-Gds con un diámetro de menos de 10 nanómetros. A través de experimentos en ratones con cáncer de colon, confirmaron que estos NCA no solo se acumulaban mejor en los tumores sino que también se eliminaban rápidamente del torrente sanguíneo, lo que resultaba en un mejor rendimiento de la resonancia magnética sin efectos tóxicos. «La alta acumulación de SMDC-Gds en el tumor, junto con un rápido perfil de eliminación de la sangre, permite un aumento en la relación de acumulación de tumor a órgano principal y minimiza la deposición innecesaria de Gds.“, explica el profesor Miura.
Además, el equipo también demostró un efecto novedoso que supera a los SMDC-Gds sobre los quelatos de Gd existentes. Idealmente, el movimiento de los iones de Gd debería ser mínimo para que su influencia sobre los iones de hidrógeno cercanos sea constante y persistente. En el diseño molecular propuesto, la estructura núcleo/cáscara crea un entorno molecular «saturado» que suprime no sólo la rotación sino también los movimientos segmentarios e internos de los iones de Gd. El efecto resultante es un mayor contraste en las imágenes de resonancia magnética, lo que permitirá en el futuro utilizar elementos alternativos con perfiles más seguros no sólo en los pacientes sino también en el medio ambiente.
Vale la pena enfatizar que las aplicaciones de SMDC-Gds se extienden más allá de la resonancia magnética. Estos compuestos se pueden utilizar en la terapia de captura de neutrones (NCT), una prometedora técnica de radioterapia dirigida en la que los Gds capturan neutrones y liberan radiación de alta energía, matando las células cancerosas cercanas. Los experimentos en ratones encontraron que la NCT dio como resultado un crecimiento tumoral altamente suprimido después de repetidas inyecciones de SMDC-Gd. El equipo cree que esto se debió al enriquecimiento selectivo y la penetración profunda de SMDC-Gds en el tejido tumoral.
En general, los esfuerzos colectivos de los investigadores para lograr estos resultados resaltan el potencial de los SMDC no solo para un mejor diagnóstico por resonancia magnética sino también como herramientas efectivas para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades. «Este estudio presenta más posibilidades para explotar la administración de fármacos utilizando diferentes cargas terapéuticas y actualmente estamos investigando el desarrollo de dichos sistemas SMDC.“, concluye esperanzado el profesor Miura.
Fuente: https://www.titech.ac.jp/english
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