Nanomaterials for multimodal molecular imaging

Resumen

El desarrollo de sondas de imagen duales para imagen molecular es una posibilidad fascinante para el diagnóstico de enfermedades complejas. La fusión de la alta sensibilidad que ofrece la imagen de tomografía por emisión de positrones (PET por sus siglas en inglés) con la detallada información anatómica que ofrece la imagen por resonancia magnética (MRI por sus siglas en inglés) combina la obtención de imágenes con detallada información funcional y estructural, clave para extender el uso de la imagen molecular para el diagnóstico de enfermedades complejas y multifactoriales. Las nanopartículas de óxido de hierro (IONPs por sus siglas en inglés) se han usado tradicionalmente para imagen por resonancia T2, oscureciendo las áreas y órganos en los que se acumulan. Sin embargo, en los últimos años ha habido bastante investigación en la producción de IONPs para contraste positivo en imagen por resonancia magnética. Una de las propiedades más atractivas de las nanopartículas es la posibilidad de hacer una síntesis y funcionalización ¿a la carta¿ para obtener sondas que generan o ensalzan la señal en más de una modalidad de imagen, ya sea incorporando, por ejemplo, algún metal en su núcleo o biomolécula en su superficie. En este trabajo se ha desarrollado un nuevo método de síntesis asistida por microondas para IONPs dopadas con el emisor de positrones 68Ga en su núcleo y con propiedades relaxométricas idóneas para imagen dual T1 MRI/PET. La caracterización completa de las muestras obtenidas revela un alto rendimiento de marcaje y estabilidad radioquímica, además de unas propiedades relaxométricas ideales para contraste positivo en MRI, demostrando que el uso combinado de la nanotecnología y la radioquímica produce una herramienta innovadora para la detección dual de procesos biológicos in vivo. También se ha estudiado el efecto que tiene un metal dopante en el núcleo de las IONPs en sus propiedades relaxométricas y capacidades de contraste. En este caso se usó cobre y se sintetizaron muestras con diferentes cantidades de dopaje. Se obtuvieron tres muestras con capacidades de contraste y propiedades relaxométricas distintas. Se llevaron a cabo experimentos in vivo de angiografía por resonancia magnética en ratón con las tres muestras que revelaron que las nanopartículas sintetizadas son un candidato excelente para T1 MRI, mostrando unas propiedades relaxométricas y capacidad de contraste mejoradas con respecto a las IONPs sin dopar. Esta muestra dopada con cobre se dirigió a tumores mediante la conjugación de un péptido que se une a integrinas, obteniendo un excelente contraste para la detección de tumores en ratones por T1 MRI. Finalmente, se usaron las IONPs para visualizar microcalcificaciones en placa de aterosclerosis usando PET y T1-MRI. Para ello se funcionalizaron estas nanopartículas con un bisfosfonato, creando HAP-multitag. Este nanoradiotrazador presenta una gran afinidad por las sales de calcio tanto in vitro como in vivo, permitiendo la localización de microcalcificaciones en ratones de diferentes edades y por lo tanto con estados de progresión aterosclerótica distintos. Hasta donde sabemos, HAP-multitag es la primera sonda que no solo permite la localización de las microcalcificaciones en su estado más temprano, sino que también nos ha permitido caracterizar la aterosclerosis longitudinalmente usando las microcalcificaciones como biomarcador in vivo.