Investigadores del MIT han desarrollado nuevos sensores de MRI que mejoran la detección de moléculas específicas en el cerebro y el cuerpo, aumentando la sensibilidad y permitiendo un mapeo más detallado de la actividad química.
Los avances en la tecnología de imágenes por resonancia magnética (IRM) están dando un paso significativo gracias a nuevos sensores desarrollados por bioingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Estos innovadores sensores permiten detectar moléculas específicas en el cerebro y el cuerpo humano, mejorando la capacidad de los médicos y científicos para visualizar procesos biológicos complejos.
En un artículo publicado el 13 de mayo en la revista Nature Biomedical Engineering, el equipo liderado por Alan Jasanoff, profesor de Ciencias del Cerebro y Comportamiento Humano en MIT, presenta estos nuevos sensores que pueden modificar la intensidad de las señales de IRM en respuesta a moléculas específicas. Este enfoque mejora notablemente la sensibilidad comparado con los sensores convencionales, permitiendo así una detección más precisa de neurotransmisores y otras moléculas críticas para el funcionamiento cerebral.
Jasanoff destaca que uno de los principales retos ha sido la dificultad para detectar pequeñas concentraciones de neuroquímicos en el cerebro mediante IRM. Los métodos tradicionales requieren grandes cantidades de agentes de contraste, lo que limita su eficacia. Sin embargo, los nuevos sensores diseñados por su equipo superan esta limitación al permitir que una sola molécula objetivo influya en múltiples agentes de contraste, generando cambios significativos en las señales obtenidas.
El desarrollo fue llevado a cabo por los investigadores Sayani Das y Jacob Cyert Simon, quienes encapsularon agentes de contraste dentro de nanopartículas liposomales. Estas nanopartículas contienen gadolinio, un material magnético que intensifica las señales de IRM. En su estado encapsulado, el gadolinio no afecta las imágenes hasta que se activa mediante la entrada controlada de moléculas de agua a través de canales diseñados específicamente para responder a la presencia del objetivo.
Las nanopartículas, denominadas "reporteros nanoparticulados liposomales" o LisNRs (pronunciadas "listeners"), son capaces de cambiar su comportamiento dependiendo del entorno químico. Por ejemplo, algunas LisNRs aumentan la señal cuando detectan una molécula específica, mientras que otras disminuyen la señal al bloquear el acceso al agua. Este enfoque innovador permite una visualización más clara y precisa durante las exploraciones IRM.
En experimentos realizados con ratas vivas, el equipo logró detectar biotina con una sensibilidad diez veces mayor que los métodos convencionales. Esto abre nuevas posibilidades para aplicaciones clínicas y científicas, ya que se espera que estos sensores puedan ser utilizados para estudiar una amplia gama de neuroquímicos esenciales para comprender mejor el funcionamiento cerebral.
El siguiente paso será adaptar estas LisNRs para responder a neuroquímicos específicos como dopamina y glutamato, dos sustancias clave en la comunicación neuronal. Este proyecto cuenta con financiamiento parcial proveniente del apoyo institucional del MIT y diversas fundaciones dedicadas a la investigación biomédica.
Los nuevos sensores desarrollados por bioingenieros del MIT pueden amplificar la señal de MRI en respuesta a moléculas específicas, lo que mejora drásticamente la sensibilidad en comparación con los sensores anteriores. Esto permite detectar neurotransmisores y otras moléculas importantes en el cerebro con mayor precisión.
Los LisNRs, o "reporteros de nanopartículas liposomales", son sensores que responden a moléculas objetivo mediante la apertura de canales de agua en nanopartículas que contienen un agente de contraste. Cuando una molécula objetivo está presente, se abre el canal, permitiendo que el agua entre y aumente la señal de MRI local.
Estos sensores tienen el potencial de ser herramientas prometedoras para la imagenología cerebral a gran escala y para detectar objetivos en el sistema nervioso periférico u otros tejidos, lo que podría revolucionar la forma en que se estudian y diagnostican diversas condiciones neurológicas.