Revolução da Imagem: Sensores de MRI que Brilham e Apagam Sinais

Inovação em Imagem por Ressonância Magnética

Quando médicos e cientistas desejam visualizar o interior do corpo, a imagem por ressonância magnética (MRI) é uma ferramenta poderosa. O MRI consegue capturar imagens detalhadas dos músculos, órgãos e ossos de forma não invasiva, além de monitorar o fluxo sanguíneo e gerar mapas de atividade cerebral. Agora, com novos sensores desenvolvidos por bioengenheiros do MIT, o MRI pode rastrear os tipos de moléculas que fazem nossos cérebros e corpos funcionarem.

Novos Sensores e Como Eles Funcionam

No dia 13 de maio, na revista Nature Biomedical Engineering, uma equipe liderada por Alan Jasanoff, professor de Ciências do Cérebro e Comportamento Humano no MIT, apresentou seus novos sensores que podem aumentar ou reduzir os sinais de MRI em resposta a moléculas-alvo específicas. Esses sensores são projetados para amplificar o efeito de cada molécula-alvo sobre o sinal de MRI, melhorando dramaticamente a sensibilidade em comparação com sensores de pequenas moléculas anteriores.

“Queremos medir sinais químicos distintos como neurotransmissores, neuropeptídeos e metabolitos à medida que flutuam por todo o cérebro”, diz Jasanoff. “Esses produtos químicos são ingredientes importantes nos cálculos neurais, e queremos usar os tipos de sondas que desenvolvemos para detectar esses sinais dinamicamente.”

Desafios e Soluções na Detecção de Moléculas Pequenas

Pesquisadores têm enfrentado dificuldades em usar o MRI para detectar com sensibilidade pequenas moléculas no cérebro devido à baixa concentração de qualquer neuroquímico específico. Sensorizações tradicionais requerem grandes quantidades de agentes de contraste, limitando a visibilidade. “A mudança de sinal que você vê na imagem será muito modesta”, diz Jasanoff. “Isso não nos permitirá detectar eventos fisiológicos.”

Os novos sensores da equipe de Jasanoff, desenvolvidos pelo pós-doutorando Sayani Das e pelo estudante de graduação Jacob Cyert Simon, resolveram esse problema. Em vez de um único agente de contraste por molécula-alvo, os pesquisadores projetaram sondas onde uma única molécula-alvo afeta múltiplos agentes de contraste.

Nanopartículas Lipossomais e Seu Funcionamento

Para gerar uma diferença de sinal maior em resposta a moléculas-alvo, as nanopartículas lipossomais (ou LisNRs, que se pronunciam 'ouvintes') foram utilizadas. Estas nanopartículas contêm vários moléculas de gadolínio, um material magnético que intensifica o sinal de MRI. As LisNRs possuem canais que permitem a entrada de água quando suas moléculas-alvo estão presentes. Assim que o bloqueio é deslocado, mais água entra, iluminando o sinal de MRI.

Além disso, os LisNRs podem ser projetados para escurecer o sinal de MRI na presença da molécula-alvo, mostrando versatilidade no seu desenho. Experimentos liderados pela pós-doutoranda Miranda Dawson mostraram a capacidade das LisNRs para detectar biotina nos cérebros e corpos de ratos vivos, com uma sensibilidade dez vezes maior do que abordagens convencionais.

O Futuro da Imagem Cerebral

Os novos sensores podem ser administrados sistemicamente, alcançando vários órgãos e abrangendo o cérebro. Isso promete novas ferramentas para imagens abrangentes do cérebro, além de alvos no sistema nervoso periférico e outros tecidos. Os próximos passos incluem engenhar LisNRs que respondam a neuroquímicos específicos, começando com dopamina e glutamato.

Essas inovações estão sendo apoiadas por entidades como o Centro McGovern de Pesquisa do Cérebro, bem como outros centros do MIT. A expectativa é que com o desenvolvimento contínuo, as LisNRs consigam detectar até cem neuroquímicos no cérebro.