Åderförkalkning kännetecknas av att blodkärlen hårdnar, särskilt vissa artärer, på grund av den lokala ansamlingen av fibrer och lipider (främst kolesterol) i en artärs innervägg, vilket gör att den smalnar av. Det är en komplex sjukdom som kan utlösa livshotande händelser, såsom hjärtinfarkt och ischemisk stroke.

Trots svårighetsgraden av denna sjukdom saknar konventionella diagnostiska protokoll specificitet och misslyckas med att förutsäga typen av aterosklerotisk lesion eller risken för plackruptur.

Som CIC biomaGUNE Ikerbaskiska forskningsprofessor Jesús Ruiz-Cabello förklarade, "att diagnostisera placksårbarhet är fortfarande en utmaning på grund av bristen på effektiva diagnostiska verktyg. För att ta itu med detta problem, tekniker, såsom icke-invasiv medicinsk avbildning av aterosklerotisk plack med hjälp av skräddarsydda nanoteknologilösningar, Men på grund av plackens porositet är det fortfarande svårt att ta bilder med nanopartiklar."

Ett CIC biomaGUNE-team ledd av Ruiz-Cabello, tillsammans med Ikerbaskisk forskningsprofessor Susana Carregal – båda medlemmar av det biomedicinska forskningsnätverket CIBERES – har utvecklat kontrastmedel för att uppnå selektiv molekylär avbildning av aterosklerotiska plack med hjälp av ultrasmå amorfa kalciumkarbonat-nanopartiklar. Kalciumkarbonat (CaCO3) är ett säkert, biokompatibelt material med en lång historia av användning i textilier, kosmetika och livsmedel.

I detta arbete, publicerat i tidskriften ACS Nano , jämförde teamet olika nanopartiklar specifikt utformade för olika egenskaper hos åderförkalkning (som förkalkning eller inflammation), som ger användbar information om fasen eller stadiet av plackutveckling.

"Vi lyckades modulera de biologiska interaktionerna och kontrasten hos dessa nanopartiklar för olika avbildningstekniker, inklusive magnetisk resonanstomografi, genom att noggrant designa deras fysikalisk-kemiska egenskaper", säger Carregal. "Vårt arbete visar att Gd(III)-dopade amorfa kalciumkarbonatnanopartiklar är ett effektivt verktyg på grund av deras höga magnetiska resonanskontrast och fysikalisk-kemiska egenskaper."

Nyheten och effekten av arbetet ligger i kombinationen av materialvetenskap, molekylär avbildning och biomedicin för att designa säkra, biokompatibla kontrastmedel med avancerade egenskaper för magnetisk resonanstomografi.

"Våra resultat visar potentialen hos denna enkla men banbrytande nanosond, som kan inspirera till nya konstruktioner av kontrastmedel för åderförkalkning och andra typer av sjukdomar, och erbjuda möjligheten att formulera nya teranostiska medel (som kan användas för såväl terapeutiska som diagnostiska ändamål )," avslutade de.

Mer information: Lydia Martínez-Parra et al, En jämförande studie av ultrasmå kalciumkarbonat-nanopartiklar för inriktning och avbildning av aterosklerotisk plack, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c03523

Journalinformation: ACS Nano

Tillhandahålls av CIC biomaGUNE