Nanotubos con bismuto muestran potencial para la TC

Los científicos han encontrado una manera de capturar bismuto en una jaula de nanotubos para marcar células madre para el seguimiento con rayos X.

El bismuto es quizás el elemento mejor conocido como el elemento activo en una popular medicina para el estómago y se usa en aplicaciones médicas y cosméticas. El químico Dr. Lon Wilson y sus colegas están insertando compuestos de bismuto en nanotubos de carbono de pared simple para hacer un agente de contraste más eficaz para escáneres de tomografía computarizada (TC).

El estudio realizado por el químico Dr. Lon Wilson y colaboradores de la Universidad Rice (Houston, TX, EUA) en la Universidad de Houston (TX, EUA), el Hospital Episcopal de San Lucas (Houston, TX, EUA), y el Instituto de Corazón Texas (Houston, EUA) fue publicado en la revista “Journal of Materials Chemistry B”. Esta no es la primera vez que el bismuto ha sido estudiado para los exámenes de TC, y el laboratorio del Dr. Wilson ha estado experimentando durante años con agentes de contraste basados en nanotubos para escáneres de resonancia magnética (RM). Pero esta es la primera vez que alguien ha combinado bismuto con nanotubos para visualizar células individuales, dijo.

“En algún momento, nos dimos cuenta que nadie ha rastreado células madre, o cualesquier otras células que podamos encontrar, por medio de la TC”, declaró el Dr. Wilson. “La TC es mucho más rápida, más económica, y más conveniente, y la instrumentación es mucho más amplia [que la RM]. Así que pensamos que si ponemos bismuto dentro de los nanotubos y los nanotubos dentro de las células madre, podríamos rastrearlas in vivo en tiempo real”.

La investigación reciente valida su hipótesis. En pruebas usando células madre mesenquimatosas derivadas de médula ósea de cerdo, el Dr. Wilson y el autor principal, el Dr. Eladio Rivera, un investigador de post-doctorado anterior de Rice, encontraron que los nanotubos llenos de bismuto, que llaman Bi@US-tubes, producen imágenes TC mucho más brillantes que aquellas de agentes de contraste típicos basados en yodo. “Se ha pensado desde antes en el bismuto como un agente de contraste TC, pero poniéndolo en cápsulas de nanotubo nos permite ponerlos dentro de las células en concentraciones altas”, dijo el Dr. Wilson. “Eso nos permite tomar una imagen de rayos-x de la célula”.

Las cápsulas son sintetizadas desde un proceso químico que corta y purifica los nanotubos. Cuando los tubos y el cloruro de bismuto son mezclados en una solución, se combinan en el tiempo para formar Bi@US-tubes. Las cápsulas de nanotubo tienen entre 20 y 80 nm de longitud y aproximadamente 1,4 nm de diámetro. “Son lo suficientemente pequeñas para difundirse en la célula, donde luego se agregan en un grupo de aproximadamente 300 nanómetros de diámetro”, declaró el Dr. Wilson. “Pensamos que el surfactante usado para suspenderlos en medio biológico es eliminado cuando pasan a través de la membrana celular. Los nanotubos son lipofílicos, de modo que cuando se encuentran uno con otro en la célula se pegan entre sí”.

El Dr. Wilson reportó que los estudios de su equipo mostraron que las células madre absorben rápidamente los Bi@US-tubes sin afectar su función. “Las células se ajustan con el tiempo a la incorporación de esos trozos de carbono y luego se dedican a lo que tienen que hacer”, dijo.

Los Bi@US-tubes tienen ventajas claras sobre los agentes de contraste iodados usados típicamente, según el Dr. Wilson. “El bismuto es un elemento pesado, abajo, cerca de la base de la tabla periódica, y más efectivo en la difracción de los rayos-x que casi ninguna otra cosa que se pueda utilizar”, dijo.

El agente puede generar contraste alto en concentraciones muy pequeñas una vez el bismuto es encapsulado en los nanotubos. Las superficies de los nanotubos pueden ser modificadas para mejorar la biocompatibilidad y su capacidad de enfocar tipos específicos de células. Pueden también ser adaptadas para el uso con RM, tomografía de emisión de positrones (TEP), y sistemas de resonancia paramagnética electrónica.

El laboratorio de Rice está trabajando para duplicar la cantidad de bismuto en cada nanotubo. “Los iones de bismuto parecen entrar en los nanotubos por la acción de capilaridad, y pensamos que podemos mejorar el proceso para al menos doblar el contraste, quizás más”, concluyó el Dr. Wilson. “Entonces podríamos combinar bismuto y gadolinio en un nanotubo para producir un agente de contraste bimodal que pueda ser rastreado con escáneres de RM y de TC”.

Enlaces relacionados:

Rice University

University of Houston

Texas Heart Institute