Un equipo de científicos de diferentes centros de investigación, coordinados por
el Instituto de Tecnología Química, centro mixto del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València, ha
desarrollado unas nanopartículas que mejoran el contraste en imágenes de
resonancia magnética. Del tamaño de 90 nanómetros (un nanómetro es la mil
millonésima parte de un metro), su aplicación en la práctica clínica facilitaría el
diagnóstico de patologías hepáticas, pulmonares, cardiovasculares y diversos tipos
de tumores. El trabajo, publicado en la revista Nanoscale, ha contado también con
la participación de científicos del Instituto de Neurociencias, centro mixto del CSIC
y la Universidad Miguel Hernández (UMH); el Instituto de Bioingeniería de la UMH;
el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y
Nanomedicina (CIBER-BBN) y la empresa Inscanner S.L.
Tal y como explica Pablo Botella, científico titular del CSIC en el Instituto de
Tecnología Química que ha liderado el trabajo, “la adquisición de imágenes de
resonancia magnética constituye una herramienta de diagnóstico clínico de gran
utilidad. Sin embargo, la obtención de imágenes de calidad tropieza con frecuencia
con la falta de contraste y otros cambios asociados con las diversas condiciones
patológicas que se intentan estudiar, lo que puede dar lugar a una pérdida de
sensibilidad y dificulta el diagnóstico”.
Para paliar estas carencias es frecuente la administración vía intravenosa de
agentes de contraste basados en quelatos solubles de gadolinio (Gd3+). Estos
agentes hacen que ciertas estructuras o tejidos del cuerpo se vean diferentes de
cómo se verían si el agente de contraste no hubiera sido administrado. Estos
cambios son temporales y ayudan al diagnóstico clínico, pero el uso de estos productos puede estar desaconsejado en algunos casos, especialmente en
pacientes alérgicos o con problemas renales. “Además, aunque el gadolinio
mejora el contraste positivo de las imágenes (zonas claras), no influye
prácticamente nada en el contraste negativo (zonas oscuras). En este sentido, la
utilización de una forma no soluble del gadolinio combinada con un agente de
contraste oscuro evitaría estos problemas, y esto es lo que hemos desarrollado en
este trabajo”, destaca Botella.
Nanopartículas híbridas
Los investigadores, coordinados por el grupo de Nanomedicina del ITQ y dirigido
por Pablo Botella, han desarrollado nanopartículas híbridas que contienen dos
agentes de contraste, gadolinio (Gd3+, aumenta el contraste positivo) y hierro
(Fe3+, incrementa el contraste negativo), protegidos por una cubierta estable de
sílice. La organización de ambos centros magnéticos en una estructura con un
elevado grado de empaquetamiento da lugar a un efecto sinérgico que aumenta
notablemente su actividad magnética, lo que repercute en un mayor incremento
del contraste positivo y negativo en las imágenes de resonancia con respecto a los
productos comerciales. Asimismo, la cubierta permite la incorporación de
moléculas que estabilicen las partículas en medio fisiológico (como el
polietilenglicol), así como de moléculas directoras hacia una diana terapéutica
específica.
Al respecto añade Botella, “las nanopartículas pueden acumularse selectivamente
sobre determinados tejidos patológicos, siempre que exista una molécula
directora adecuada. Esto sería válido para el diagnóstico de diversos tipos de
cáncer; por ahora, estamos trabajando en su aplicación en cáncer de próstata, con
resultados positivos”.
Los resultados obtenidos en animales permiten apreciar claramente que tras la
administración intravenosa de este nuevo agente de contraste se produce una
mejora significativa del contraste positivo y negativo en los tejidos donde se
acumulan las nanopartículas.
Por otro lado, comenta Eduardo Fernández, investigador del Instituto de
Bioingeniería de la UMH y CIBER BBN, “nuestros resultados sugieren que este
nuevo tipo de agentes de contraste basado en nanopartículas híbridas no es tóxico
para los animales tratados, y además estas nanopartículas se eliminan totalmente
utilizando las vías biliar y renal, lo cual avala su gran potencial”.
“Los datos registrados sobre modelo animal apuntan a una mejora variable en
función del tejido, que puede alcanzar hasta un 78% de la intensidad de la señal
en las imágenes de resonancia magnética, facilitando de esta manera el
diagnóstico clínico”, concluye Pablo Botella. El aumento de la intensidad de la
señal conlleva un aumento del contraste, y esto a su vez mejora la resolución, lo
que permite al especialista en radiología diferenciar claramente tejidos
patológicos de artefactos y ruido de fondo.
Alejandro Cabrera-García, Elisa Checa-Chavarria, Jesús Pacheco-Torres, Ángela BernabeuSanz, Alejandro Vidal-Moya, Eva Rivero-Buceta, Germán Sastre, Eduardo Fernández and Pablo
Botella. Engineered contrast agents in a single structure for T1–T2 dual magnetic
resonance imaging. Nanoscale, 2018,10, 6349-6360. DOI 10.1039/C7NR07948F.