Un agente de contraste de IRM más seguro para imágenes microvasculares 3D de alta resolución
Figura 1. Mapa vascular cerebral de IRM 3D de alta resolución(a) Mapa vascular cerebral de IRM 3D de alta resolución utilizando SAIO. Se pueden visualizar varios vasos sanguíneos en el cerebro de la rata. Además de los vasos cerebrales clínicamente importantes, como la arteria cerebral anterior, la arteria cerebral media y la arteria cerebral posterior, se pueden visualizar claramente estructuras de vasos finos de hasta ~ 100 micras de diámetro. (b) Mapa vascular cerebral de resonancia magnética 3D usando Dotarem (agente de contraste basado en gadolinio). La resolución es baja y los microvasos no son visibles. ( c ) Para la reconstrucción en 3D, se obtuvieron múltiples cortes de imágenes de resonancia magnética del corazón de la rata después de la inyección de SAIO. Se visualizaron con éxito arterias coronarias de rata (180 micras) que son 10 veces más delgadas que las arterias coronarias humanas. Las arterias coronarias suministran sangre al músculo cardíaco y el bloqueo o estrechamiento de dichas arterias provoca infarto de miocardio o angina, pero la visualización de estas arterias era imposible debido a la resolución limitada de los agentes de contraste de resonancia magnética actuales. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
Los científicos descubrieron un agente de contraste de MRI más seguro para imágenes microvasculares 3D de alta resolución. El nuevo agente de contraste ofrece una gran mejora con respecto a los productos tradicionales a base de gadolinio.
El ataque cardíaco y el accidente cerebrovascular son la primera y la segunda causa principal de muerte en los países desarrollados, respectivamente. Como la enfermedad a menudo resulta en una muerte súbita con pocos síntomas pronósticos especiales, el diagnóstico temprano es muy importante. Para este fin, las técnicas de imagen como la resonancia magnética nuclear (RMN) se utilizan ampliamente para identificar el estrechamiento o la obstrucción de los vasos sanguíneos.
En la RM, los agentes de contraste mejoran la visibilidad de las estructuras, como los vasos sanguíneos más pequeños. dentro del cuerpo Así como los satélites o los sistemas de posicionamiento global (GPS) brindan información sobre la congestión del tráfico, los agentes de contraste de MRI pueden brindar información precisa sobre condiciones vasculares, como bloqueo vascular y estenosis. Los productos de uso común son los agentes de contraste a base de gadolinio. Los iones de gadolinio libres tienen una alta toxicidad y, por lo tanto, deben administrarse en formas queladas. Sin embargo, incluso entonces existen algunos riesgos para la salud de la fibrosis sistémica nefrogénica para pacientes con funciones renales deficientes. Ha habido algunos intentos de utilizar nanopartículas paramagnéticas a base de hierro como agentes de contraste, pero su perfil de aclaramiento renal debe mejorarse para evitar la acumulación indeseable en el hígado y otros órganos.
Figura 2. Agente de contraste SAIO(a) SAIO consiste de hidratos de carbono y hierro, lo que le confiere un alto nivel de biocompatibilidad. Los carbohidratos de 3 nm están recubiertos de hierro, lo que le da un tamaño total de 5 nm. (b) Comparación de rendimiento entre SAIO y el agente de contraste actual. SAIO tiene una señal de resonancia magnética 2,5 veces mayor y una duración del efecto de contraste 5 veces mayor en comparación con el agente de contraste actual. (c) SAIO mejora la resolución hasta 10 veces en comparación con el agente de contraste actual, lo que permite una visualización clara de objetos con un diámetro tan pequeño como 100 micrones. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
Un equipo de investigación colaborativo dirigido por el profesor CHEON Jinwoo, director del Centro de Nanomedicina (CNM), Instituto de Ciencias Básicas (IBS) de la Universidad de Yonsei, Seúl, Corea del Sur y el profesor CHOI Byoung Wook de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yonsei desarrolló un agente de contraste de resonancia magnética de alto rendimiento para el mapeo vascular 3D. Los investigadores desarrollaron un agente de contraste de resonancia magnética basado en nanopartículas, llamado SAIO (óxido de hierro supramolecular amorfo). La partícula tiene un tamaño de 5 nanómetros, que es unas 1.500 veces más pequeña que el diámetro microvascular. Esto le permite circular a través de los vasos sanguíneos del cuerpo.
La SAIO es una nanopartícula especial que consiste en un núcleo de polisacárido hecho principalmente con dextrano entrecruzado con otras moléculas. Luego, este núcleo se recubre con una superficie de óxido de hierro para darle propiedades paramagnéticas a temperatura ambiente. La naturaleza híbrida de los SAIO les proporciona una biocompatibilidad y un rendimiento de imagen excelentes. Los investigadores compararon el rendimiento del contraste, la retención y el perfil de eliminación renal de SAIO con Dotarem (un agente a base de gadolinio) y nanopartículas de óxido de hierro.
SAIO es uno de los agentes de imágenes de mayor resolución, que es 10 veces más precisa que la imagen generada con los agentes de contraste actuales. Ha logrado un mapeo vascular cerebral en 3D que puede identificar claramente microvasos cerebrales tan delgados como un cabello (100 micras) en experimentos con animales. Además, con una resolución excelente, la mejora dura sustancialmente más (>10 min) en comparación con Dotarem (< 2 min), lo que le da al radiólogo una gran cantidad de tiempo para realizar los procedimientos de imagen. Estas excelentes propiedades del SAIO permitieron a los investigadores observar los vasos sanguíneos del corazón, que apenas son visibles con los agentes de contraste actuales de MRI.
Figura 3. Excreción de SAIO(a) Esquemas de la filtración renal de SAIO. El SAIO filtrado de los riñones se recoge en la vejiga a través de los uréteres y se excreta en la orina. (b) Imagen de resonancia magnética que muestra la salida de orina desde los riñones hacia la vejiga a través de los uréteres. ( c ) Imagen de resonancia magnética de vejiga de rata antes y después de la inyección de SAIO. Se observa colección gradual de SAIO en la vejiga. El SAIO recogido en la vejiga se excreta en la orina. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
Además de tener alta resolución, la excreción del agente de contraste a través de la orina es especialmente importante para evitar su acumulación dentro del cuerpo, lo que puede causar diversos efectos secundarios. SAIO tiene un excelente perfil de eliminación renal sin acumulación en el hígado o el bazo. También se descubrió que SAIO era estable sin agregación ni lixiviación de hierro hasta por un año.
El director Cheon dijo: «SAIO es un agente de contraste de próxima generación que satisface tanto la alta resolución como la seguridad al mismo tiempo». y el profesor Choi dijo: «Se espera que SAIO desempeñe un papel vital en el aumento de la precisión del diagnóstico de enfermedades cerebro-cardiovasculares como accidente cerebrovascular, infarto de miocardio, angina y demencia».
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Nuevo agente de contraste para resonancia magnética probado en animales grandes Más información: Tae-Hyun Shin et al. Resonancia magnética T1 de alta resolución a través de nanopartículas de dextrano eliminables por vía renal con una cubierta de óxido de hierro, Nature Biomedical Engineering (2021). DOI: 10.1038/s41551-021-00687-z Información de la revista: Nature Biomedical Engineering
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Básicas Cita: Un agente de contraste de resonancia magnética más seguro para alta -resolución de imágenes microvasculares en 3D (2021, 10 de marzo) consultado el 30 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-03-safer-mri-contrast-agent-high-solution.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.