Lun10032022

Última actualizaciónMar, 27 Sep 2022 11am

Back Está aquí: Inicio Nuevos materiales Proyectos La nanotecnología halla un nuevo agente de contraste para RM

La nanotecnología halla un nuevo agente de contraste para RM

La investigación básica en nanomateriales que se desarrolla en el Institut de Ciència de Materials de Barcelona ha conducido a obtener nuevos complejos moleculares polimetálicos con propiedades adecuadas para su uso como agente de contraste en Resonancia Magnética (RM). Con los compuestos ya patentados y probados en laboratorio, este año se iniciarán pruebas preclínicas con animales.

magen de RMN de cuatro viales conteniendo agua sola (debajo) y, a la derecha, arriba y a la izquierda, soluciones de Fe8 de concentración 1mM, 1.5 mM y 2 mM, respectivamente.Los agentes de contraste utilizados para la obtención de imágenes mediante Resonancia Magnética (RM) deben ser compuestos que presenten ciertas propiedades magnéticas y no sean tóxicos para el cuerpo humano. Pero también deben ser lo suficientemente pequeños (desde unos pocos átomos a nanómetros) para poder ser administrados, absorbidos y excretados sin riesgo para el metabolismo humano.

Esto reduce considerablemente las posibilidades, ya que hay muy pocas moléculas que tengan la peculiaridad de mantener propiedades magnéticas con pocos átomos y a temperatura ambiente. De hecho, en la actualidad sólo se dispone de dos agentes de contraste para RM, un complejo de gadolinio (Gd), que se comporta magnéticamente con un sólo átomo, y las partículas de óxido de hierro.

En el laboratorio de Cristalografía del Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) trabajan con técnicas de nanotexturación para obtener y estudiar nanomateriales de forma controlada. Su trabajo de investigación básica les ha permitido obtener un nuevo candidato a agente de contraste, una molécula de ocho átomos de hierro que ha dado buenos resultados en agua y en suero a diferentes concentraciones y que «presenta constantes similares a las del gadolinio», detalla Elies Molins, profesor de investigación del ICMAB y responsable del proyecto en el que se ha obtenido el material.

Con el nuevo compuesto se podrían obtener mejores imágenes de tejidos específicos como los vasos sanguíneos

La nueva molécula, que mide aproximadamente un nanómetro, tiene un tamaño intermedio entre el complejo de gadolinio y las partículas de óxido de hierro, por lo que esperan que tenga mejores propiedades de difusión que el segundo, pero que sea más lento y permanezca más tiempo en los tejidos que el primero.

«Las partículas de óxido de hierro, al ser más grandes, se difunden muy lentamente en los tejidos menos permeables» detalla Molins. En cambio, el complejo de gadolinio, más pequeño, «se difunde muy rápidamente entre los tejidos, pero también se elimina también muy rápidamente, lo que dificulta la obtención de imágenes intertisulares».

El tamaño intermedio puede aportar la posibilidad de obtener mejores imágenes de tejidos específicos como por ejemplo los vasos sanguíneos aunque esto realmente se verá, enfatiza Molins, «cuando se pruebe el compuesto en modelos animales».

El compuesto está siendo estudiado ahora en otros centros (en el Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona del CSIC, por ejemplo, se han realizado las pruebas de toxicidad en cultivos celulares) y empezará a ser probado con roedores a lo largo del presente año, en un laboratorio belga que dispone de instrumental necesario para obtener resonancias magnéticas de animales pequeños.

Entre los aspectos positivos, Molins destaca que el compuesto funciona a bajas concentraciones -«el hierro a bajas concentraciones no es tóxico para el organismo», detalla- y que se trata de un compuesto molecular con homogeneidad en el tamaño de las partículas. «Por eso no tendrá problemas de agregación entre las partículas, como ocurre al utilizar partículas de hierro».

Nanomateriales para ordenadores cuánticos y la incógnita del superparamagnetismo

¿Qué es lo que hace que un imán muy pequeño se desmagnetice al ser calentado? ¿O por qué deja de ser ferromagnético cuando se presenta en muy pocos átomos o con un sólo átomo?

La ciencia explica que tiene relación con la orientación del espín de los átomos (el eje sobre el que giran). En un material ferromagnético, todos los espines de los átomos tienen la misma orientación. En cambio, un sólo átomo (o unos pocos) de ese mismo material, lo que hace es «girar sin parar debido a la agitación térmica», explica Elies Molins, de forma que pierde sus propiedades ferromagnéticas. Pero si se ponen esos pocos átomos a temperaturas bajas, por ejemplo la del helio líquido (269 ºC bajo cero), explica este investigador, el movimiento de rotación del espín se ralentiza mucho, hasta el punto que casi se detiene, y esa orientación «fija» del espín es lo le confiere de nuevo propiedades magnéticas.

La investigación sobre superparamagnetismo aborda la comprensión de este fenómeno en distintos materiales. «Hay muy pocas moléculas con la peculiaridad de mantener con pocos átomos el comportamiento ferromagnético a la temperatura del helio líquido, y son los que se están empezando a estudiar para ordenadores cuánticos» detalla Elies Molins.

Ha sido la investigación básica en estos fenómenos y la realización de una tesis doctoral lo que ha llevado a su grupo a descubrir los nuevos agentes de contraste. En los últimos años este centro ha dedicado una atención especial a los nanomateriales y a las técnicas de nanotexturación que permiten investigar de forma controlada el comportamiento y las propiedades de materiales que sólo se dan a escala molecular.