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Detectar y escuchar ataques cardíacos antes de que ocurran

Detectar y escuchar ataques cardíacos antes de que ocurran
Una nueva técnica de imágenes utiliza nanopartículas para ayudar a revelar placas vulnerables en las arterias que pueden provocar accidentes cerebrovasculares y ataques cardíacos. Las células inmunes en la placa atraen las nanopartículas, que luego pueden emitir una señal que se ve en rojo en la imagen de la derecha, tomada de la arteria de un ratón. Esa señal está ausente, lo que significa que no se detecta una placa, en la arteria que se muestra a la izquierda, que muestra un ratón que no recibió las nanopartículas. Crédito: Adv. Funct. Mater.

Si los ataques cardíacos emitieran una señal de advertencia, los pacientes tendrían más posibilidades de evitarlos. Esa es la idea detrás de una nueva técnica de imágenes desarrollada por un equipo de investigadores dirigido por Spartan.


por la Universidad Estatal de Michigan


«Iluminamos una arteria donde hemos entregado ciertos tipos de partículas que pueden absorber esa luz», dijo Bryan Smith, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Estatal de Michigan. «Como producto de la liberación de esa energía, literalmente pueden gritarnos de maneras que podemos detectar y usar para crear imágenes en 3D».

Para ser claros, la señal de sonido no es audible para los oídos humanos, pero es fácilmente capturada por un transductor de ultrasonido. Gracias a Smith y sus colegas, esta técnica ahora se puede utilizar para obtener imágenes directamente de las placas ateroscleróticas , el término médico para los grumos de grasa que se acumulan en las arterias y que pueden provocar accidentes cerebrovasculares y ataques cardíacos.

Los investigadores mostraron la nueva técnica en ratones, el primer paso hacia el avance de la tecnología para su uso en humanos. El equipo publicó sus resultados en un artículo que ahora está disponible en línea en la revista Advanced Functional Materials . La revista también presentará el trabajo como una historia de portada interna en una edición de septiembre.

«El poder de nuestra nueva técnica está en su selectividad», dijo Smith, quien es el director del Laboratorio de Nanoinmunoingeniería traslacional ubicado en el Instituto de Ciencias e Ingeniería Cuantitativa de la Salud de MSU, o IQ.

«Ciertamente, existen otros métodos para obtener imágenes de las placas, pero lo que distingue a esta estrategia es que es celular», dijo Smith. «Estamos analizando específicamente las células, llamadas macrófagos y monocitos, que son las más responsables de hacer que una placa sea vulnerable en primer lugar».

Aunque es difícil probar si una placa en particular es responsable de un derrame cerebral o un ataque cardíaco en un paciente, la idea predominante es que las placas vulnerables son las más peligrosas, dijo Smith. Se trata de placas inflamatorias que pueden romperse y, en consecuencia, bloquear los vasos sanguíneos.

Además de los depósitos de grasa, las placas vulnerables también contienen muchas células inmunes, incluidos muchos macrófagos y monocitos. Smith y su colega han desarrollado nanopartículas, pequeños túbulos hechos de átomos de carbono, que buscan estas células de forma natural y específica.

Al inyectar las partículas en ratones, los investigadores envían los tubos en busca de células inmunitarias específicas que se congregan en placas. Luego, los investigadores pueden iluminar las arterias con luz láser. Si hay una placa presente, las partículas absorberán la luz y emitirán ondas sonoras. Luego, los investigadores utilizan esta señal acústica para localizar y visualizar la placa.

«Si miras un vaso sanguíneo normal versus uno con placa, hay muchos más macrófagos y monocitos en el que tiene placa «, dijo Smith. «Y nuestro método se centra realmente en los monocitos y macrófagos. Prácticamente ningún otro tipo de célula absorbe las nanopartículas».

La idea detrás de la combinación de luz y sonido, conocida como efecto fotoacústico, se remonta a Alexander Graham Bell a fines del siglo XIX, dijo Smith. Aún así, para pasar de esa idea a un diagnóstico médico, se requirió el desarrollo de tecnologías cruciales como láseres y ultrasonidos. La técnica está alcanzando la mayoría de edad con la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de una máquina de imágenes fotoacústicas para detectar el cáncer de mama a principios de este año.

En el futuro, los médicos pueden obtener imágenes de las placas arteriales de una manera precisa y no invasiva a través de las innovaciones de Smith y su equipo con nanopartículas. En el proyecto se unieron a Smith investigadores de las universidades de Stanford y Emory.

«Este emocionante progreso en nanomedicina sólo fue posible gracias a nuestro equipo multidisciplinario de expertos», dijo Eliver Ghosn, colaborador del proyecto y profesor asistente en la Facultad de Medicina de la Universidad de Emory y su Centro Lowance de Inmunología Humana.

«Actualmente, no existe una forma eficaz de localizar y tratar con precisión las placas vulnerables antes de que provoquen un ataque cardíaco o un derrame cerebral», dijo Ghosn. «Esperamos que nuestros estudios ayuden a cambiar eso».

Desde el punto de vista del tratamiento, el laboratorio de Smith también ha demostrado que puede empacar sus nanopartículas con un fármaco utilizado para combatir las placas. En el futuro, el equipo explorará el uso de estas partículas para ayudar con la obtención de imágenes y la administración de un tratamiento.

«Entonces, podría preguntar, ¿puede conectar esas ideas, desarrollar una combinación de una terapia y un diagnóstico? Creo que la respuesta es absolutamente sí», dijo Smith. «Hay mucho potencial en ese ámbito. Está en proceso».



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