Los nanodots de carbono dopados con manganeso muestran un gran potencial como agentes de contraste para imágenes por resonancia magnética y podrían ser la próxima generación de agentes de contraste.
Estas nanopartículas de alrededor de 5 nm, desarrolladas en el laboratorio dirigido por el profesor Ikerbasque Maurizio Prato, se eliminan fácilmente del cuerpo y son altamente biocompatibles.
Los agentes de contraste son compuestos que se utilizan habitualmente en análisis clínicos para mejorar la diferenciación entre los distintos tejidos o para aumentar la visibilidad de estructuras o fluidos dentro del cuerpo, facilitando así el diagnóstico médico.
Un estudio liderado por la investigadora Lucia Cardo y el profesor de investigación Ikerbasque y titular de la cátedra AXA, Maurizio Prato (ambos del CIC biomaGUNE), confirma que los nanodots de carbono dopados con manganeso podrían ser la próxima generación de agentes de contraste para la resonancia magnética. Los resultados del estudio, publicados en la revista científica ACS Nano, reflejan su gran potencial.
Estas nuevas nanopartículas esféricas, desarrolladas en el Laboratorio de Bionanotecnología del Carbono dirigido por Prato, tienen un tamaño aproximado de 5 nanómetros (un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro) y están compuestas principalmente de carbono, con una pequeña cantidad de manganeso. «A pesar de estar presente solo en pequeñas cantidades, el manganeso se integra firmemente en la estructura de la nanopartícula, por lo que sus propiedades pueden aprovecharse para proporcionar un contraste excepcional en la resonancia magnética. De hecho, su rendimiento es comparable al de los agentes de contraste actuales, o incluso superior en algunos casos», afirma Cardo.
Agentes de contraste más seguros, eficaces y sostenibles.
Los compuestos que contienen gadolinio, un metal con propiedades magnéticas que ayudan a resaltar tumores, vasos sanguíneos o tejido dañado, se utilizan comúnmente como agentes de contraste en la resonancia magnética. Si bien estos compuestos han sido esenciales para el diagnóstico médico durante casi cuatro décadas, su uso puede representar un riesgo para la salud de los pacientes con insuficiencia renal. Además, contribuyen a la persistencia del gadolinio en el medio ambiente, ya que puede llegar a las aguas residuales y es difícil eliminarlo durante su tratamiento.
Por lo tanto, se buscan alternativas más seguras y sostenibles. Actualmente se estudia el uso de metales considerados más seguros y abundantes, como el manganeso, que además resulta más económico que otros metales pesados.
El objetivo de este estudio fue desarrollar una plataforma inicial de nanopartículas de carbono dopadas con manganeso que fuera estable, reproducible, bien tolerada y detectable mediante resonancia magnética (RM). «A pesar del gran potencial de estos materiales y sus numerosas aplicaciones posibles, lograr una estabilidad y reproducibilidad adecuadas sigue siendo uno de los principales retos para su traslación de la investigación a aplicaciones biomédicas reales. Mediante nuestro trabajo, además de optimizar la síntesis, también hemos establecido (y esto es importante) estrategias de validación que nos permiten obtener un material verdaderamente fiable y reproducible», comentó Cardo.
“Una contribución importante de este trabajo fue que los nanodots pudieron detectarse en su forma natural mediante resonancia magnética”, afirma Michele Cesco, investigador del CIC biomaGUNE y autor principal del artículo, “sin tener que añadir previamente una molécula que los dirija hacia un órgano o tejido específico, algo que suele contribuir a su acumulación y, por lo tanto, a su detección”.
Estudios realizados con modelos animales demuestran que las nanopartículas se eliminan eficazmente del organismo y son altamente biocompatibles, incluso tras estudios a largo plazo. Una vez alcanzado un buen rendimiento como agente de contraste, es decir, una detectabilidad muy alta mediante resonancia magnética tradicional, comparable a la de los agentes de contraste comerciales, «pudimos estudiar el comportamiento del material en sí. Por ejemplo, estudiamos su comportamiento a largo plazo, tanto en células como en animales, y observamos una biodistribución adecuada y una rápida eliminación del organismo, sin detectar efectos tóxicos significativos en los principales órganos analizados», añadió Cardo. Los resultados respaldan su potencial como agentes de contraste de manganeso de nueva generación, ya que ofrecen eficacia, estabilidad y seguridad.
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