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Las brechas de MRI incluyen la supervisión de detección, más-sensible ultrasensible del campo magnético de MRI sin etiquetas químicas o radiactivas

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Contracciones mecánicas del corazón registradas en la máquina de MRI por la primera vez; espere supervisar los neurotransmisores en 100 niveles inferiores de las épocas

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Los investigadores suizos han tenido éxito en cambios de medición en campos magnéticos fuertes con la precisión sin precedente, divulgan en las comunicaciones de la naturaleza del diario del abierto-acceso. El hallazgo puede encontrar uso extenso en medicina y otras áreas.

En sus experimentos, los investigadores en el instituto para la ingeniería biomédica, que es actuada en común por ETH Zurich y la universidad de Zurich, magnetizaron una gotita de agua dentro de un escáner de resonancia magnética de la proyección de imagen (MRI), un dispositivo usado para la proyección de imagen médica. Los investigadores podían detectar incluso las variaciones más minúsculas de la fuerza de campo magnético dentro de la gotita. Estos cambios eran hasta 10-12 veces (de 1 trillón) más pequeños que la fuerza de campo del tesla 7 del escáner de MRI usado en el experimento.

“Hasta ahora, era posible medir solamente tales pequeñas variaciones en campos magnéticos débiles,” dice a Klaas Prüssmann, profesor de Bioimaging en ETH Zurich y la universidad de Zurich. Un ejemplo de un campo magnético débil es el de la tierra, donde está apenas alguna la fuerza de campo docena microtesla. Para los campos de esta clase, los métodos altamente sensibles de la medida pueden ya detectar variaciones alrededor de un trillonésimo de la fuerza de campo, dicen Prüssmann. “Ahora, tenemos un método semejantemente sensible para los campos fuertes de más de un tesla, tales como ésos usados… en proyección de imagen médica.”

Los científicos basaron la técnica de detección en el principio de resonancia magnética nuclear (RMN), que también sirve como la base para la proyección de imagen de resonancia magnética y los métodos espectroscópicos que los biólogos utilizan para aclarar la estructura 3D de moléculas, pero con 1000 veces mayor sensibilidad que métodos actuales del RMN.

Grabaciones ultrasensibles de las contracciones de corazón en una máquina de MRI

Los científicos realizaron un experimento en el cual colocaron su sensor delante del pecho de un tema de prueba voluntario dentro de un escáner de MRI. Podían detectar cambios periódicos en el campo magnético, que pulsó a tiempo con el latido del corazón. La curva de la medida es similar a un electrocardiograma (ECG), solamente a las medidas un proceso mecánico (la contracción del corazón) bastante que la conducción eléctrica.

“Estamos en curso de analizar y refinando nuestra técnica de medida del magnetómetro en colaboración con cardiólogos y expertos del tratamiento de señales,” dice Prüssmann. “En última instancia, esperamos que nuestro sensor pueda proporcionar la información en enfermedad cardíaca — y haga tan no invasor y en tiempo real.”

La nueva técnica de medida se podría también utilizar en el desarrollo de los nuevos agentes del contraste para la proyección de imagen de resonancia magnética y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear mejorada (RMN) para los usos en la investigación biológica y química.

Un acercamiento radiación-libre a las moléculas de la proyección de imagen en el cerebro

En un desarrollo relacionado, los científicos del MIT que esperaban conseguir una ojeada de las moléculas que controlan actividad cerebral han ideado un nuevo sensor que no les prohibe a la imagen estas moléculas sin usar ningunas etiquetas químicas o radiactivas (que ofrezcan la resolución baja y no se puedan utilizar fácilmente para mirar acontecimientos dinámicos).

Los nuevos sensores consisten en las enzimas llamaron las proteasas diseñadas para detectar una blanco particular, que las hace dilatar los vasos sanguíneos en el área inmediata. Esto produce un cambio en el flujo de sangre que puede ser reflejado con la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI) o la otra proyección de imagen techniques.*

“Ésta es una idea que nos permite detectar las moléculas que están en el cerebro en los niveles biológico bajos, y hacer que con estos agentes de la proyección de imagen o los agentes del contraste que se pueden utilizar en última instancia en seres humanos,” dice a Alan Jasanoff, profesor del MIT de la ingeniería biológica y cerebro y las ciencias cognitivas. “Podemos también darles vuelta por intervalos, y eso es realmente dominante a intentar detectar procesos dinámicos en el cerebro.”

Neurotransmisores de la supervisión en 100 niveles inferiores de las épocas

En un papel que aparece en la aplicación del 2 de diciembre las comunicaciones de la naturaleza del abierto-acceso, Jasanoff y sus colegas explican que utilizaron las proteasas (utilizó a veces como biomarkers para diagnosticar enfermedades tales como cáncer y enfermedad de Alzheimer) para demostrar la validez de su acercamiento. Pero ahora están trabajando en la adaptación de estos agentes de la proyección de imagen para supervisar los neurotransmisores, tales como dopamina y serotonina, que son críticos a la cognición y las emociones del proceso.

“Qué queremos poder hacer es detectar los niveles de neurotransmisor que son cien veces más bajos que lo que hemos visto hasta ahora. También queremos poder utilizar lejos menos de estos agentes moleculares de la proyección de imagen en organismos. Ése es uno de los obstáculos dominantes a intentar traer este acercamiento en gente,” Jasanoff dice.

“Muchos comportamientos implican el dar vuelta en genes, y usted podría utilizar esta clase de acercamiento para medir donde y cuando los genes se dan vuelta encendido en diversas partes del cerebro,” Jasanoff dice.

Su laboratorio también está trabajando en maneras de entregar los péptidos sin la inyección de ellos, que requerirían encontrar una manera de conseguirlos para pasar a través de la barrera hematoencefálica. Esta barrera separa el cerebro de sangre de circulación y evita que las moléculas grandes entren en el cerebro.

Jeff Bulte, profesor de la radiología y de la ciencia radiológica en la Facultad de Medicina de Johns Hopkins, describió la técnica como “original e innovadora,” mientras que añade que su seguridad y efectos fisiológicos a largo plazo requerirán más estudio.

“Es interesante que han diseñado a un reportero sin usar ninguna clase de punta de prueba del metal o de agente del contraste,” dice a Bulte, que no estuvo implicado en la investigación. “Un reportero de MRI que trabaja realmente bien es el santo grial en el campo de la proyección de imagen molecular y celular.”

La investigación fue financiada por los institutos de la salud nacionales BRAIN Initiative, el MIT Simons Center para el cerebro social, y becas del Boehringer Ingelheim Fonds y los amigos del instituto de McGovern.

* para hacer sus puntas de prueba, los investigadores modificaron un péptido natural llamado el péptido gen-relacionado de la calcitonina (CGRP), que es activo sobre todo durante jaquecas o la inflamación. Los investigadores dirigieron los péptidos para atraparlos dentro de una jaula de la proteína que los guarde de obrar recíprocamente con los vasos sanguíneos. Cuando las proteasas del encuentro de los péptidos en el cerebro, las proteasas cortan las jaulas abiertas y el CGRP hace los vasos sanguíneos próximos dilatar. La proyección de imagen esta dilatación con MRI permite que los investigadores determinen dónde las proteasas fueron detectadas.

Otro uso posible para este tipo de proyección de imagen es dirigir las células para girar el gen para CGRP a la vez que un gen del interés se gira. Esa manera, científicos podría utilizar los cambios CGRP-inducidos en flujo de sangre para seguir cuál están expresando las células el gen de la blanco, que podría ayudarle a determinar el papeles de esas células y genes en diversos comportamientos. El equipo de Jasanoff demostró la viabilidad de este acercamiento mostrando que las células implantadas que expresaban CGRP se podrían reconocer por la proyección de imagen.

Extracto del campo de resonancia magnética nuclear dinámico que detecta con parte-por-trillón la resolución

imanes del Alto-campo hasta de diez de teslas en usos del avance de la fuerza en la física, la química y las ciencias de la vida. Sin embargo, el progreso en la generación de tales altos campos no ha sido hecho juego por avances correspondientes en la medida del campo magnético. Basado sobre todo en la magnetometría de resonancia magnética, dinámica nuclear del alto-campo se limita actualmente a las resoluciones en la gama del nanotesla. Aquí divulgamos un acercamiento concertado que implica electrónica adaptada de los materiales, de la magnetoestática y de la detección para aumentar la resolución de la detección de resonancia magnética nuclear por tres órdenes de magnitud. La sensibilidad relativa alcanzó así cantidades a 1 porción por trillón (10−12). Para ejemplificar esta capacidad demostramos la detección directa y relaxometry de la polarización nuclear y de la grabación en tiempo real de los efectos dinámicos de la susceptibilidad relacionados con la función humana del corazón. La magnetometría aumentada del alto-campo permitirá generalmente una mirada fresca en los fenómenos magnéticos que escala con fuerza de campo. También promete facilitar el desarrollo y la operación de los imanes del alto-campo.

Extracto de la proyección de imagen molecular con fisiología dirigida

In vivo las técnicas de proyección de imagen son herramientas potentes para evaluar sistemas biológicos. Relacionar señales de la imagen de precisar fenómenos moleculares puede ser, sin embargo, desafiador debido a las limitaciones de los mecanismos ópticos, magnéticos y radiactivos existentes de la punta de prueba de la proyección de imagen. Aquí demostramos un concepto para la proyección de imagen molecular que puentea la necesidad de agentes convencionales de la proyección de imagen perturbando el contraste multimodal endógeno proporcionado por la vasculatura. Las variantes del péptido gen-relacionado de la calcitonina activan artificial caminos de la vasodilatación en cerebro de la rata e inducen los cambios del contraste que son medidos fácilmente por proyección de imagen óptica y de resonancia magnética. los agentes CGRP-basados inducen efectos en las concentraciones nanomolar en tejido profundo y se pueden dirigir en formas analito-dependientes cambiables y reporteros genético codificados convenientes para el seguimiento molecular de la proyección de imagen o de la célula. Tales cambios fisiológicos artificial dirigidos, por lo tanto, proporcionan los medios altamente versátiles para el análisis sensible de acontecimientos moleculares en organismos vivos.