Detecção de elevada sensibilidade para meios de contraste de ressonância magnética
Os cientistas desenvolveram um sensor que permite detetar gadolínio em quantidades mínimas.
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A tomografia por ressonância magnética, abreviada como RM, fornece imagens detalhadas do interior do corpo. Trata-se de um exame indispensável para o diagnóstico e o planeamento do tratamento de muitas doenças oncológicas, que não implica exposição do corpo a radiação, uma vez que recorre a campos magnéticos e ondas de rádio de baixa energia. Alterações patológicas, como, por exemplo, tumores, podem ser claramente diferenciadas do tecido saudável nas imagens de RM.
O elemento gadolínio é responsável pelo contraste necessário nas imagens de RM, estando este elemento seguro e encapsulado nos meios de contraste numa molécula chamada «quelato», semelhante a uma jaula molecular. Devido às suas propriedades magnéticas especiais, o gadolínio interage, no aparelho de ressonância magnética, com as moléculas de água presentes no corpo. Determinados tecidos ricos em água são assim representados com maior luminosidade, o que gera contraste na imagiologia.
Em quase metade de todos os exames de ressonância magnética, são utilizados meios de contraste à base de gadolínio. Após o exame, estes são excretados pelos rins na urina e chegam às águas residuais. Aí, o gadolínio permanece, a longo prazo, ligado à sua estrutura de quelato. «No entanto, vemos a necessidade urgente de criar as bases para novos e sensíveis métodos de análise, com os quais possamos rastrear o gadolínio proveniente dos meios de contraste, mas também de processos industriais no ambiente», explica Leif Schröder, do DKFZ, que liderou o estudo.
Medição do gadolínio até à gama micromolar
Os cientistas combinaram dois efeitos. Por um lado, utilizaram xénon hiperpolarizado, um gás nobre fortemente magnetizado, que é envolvido por outro tipo de estrutura e produz sinais na ressonância magnética (RM). Neste contexto, o spin nuclear do xénon funciona como um sensor quântico e apresenta dois sinais distintos: um para o xénon ligado às moléculas da estrutura e outro para o xénon livre na solução. Por outro lado, o gadolínio expulsa o xénon da sua estrutura, de modo que o sinal de xénon correspondente diminui e acaba por desaparecer completamente.
«Com base na redução do sinal do xénon, conseguimos determinar a concentração de gadolínio fora da estrutura em forma de gaiola», afirma Hannah Gerbeth, primeira autora do estudo. A equipa de investigadores do DKFZ descobriu que é possível determinar as concentrações de gadolínio na gama micromolar. Isto torna a molécula-gaiola, nas condições da experiência, num sensor altamente sensível ao gadolínio. «Esta descoberta demonstra que as propriedades específicas da interação entre o gadolínio, o xénon e a estrutura em forma de gaiola permitem uma deteção mais sensível do que era possível em trabalhos de investigação anteriores com RM», afirma Leif Schröder.
O método que permite distinguir o gadolínio livre das formas quelatadas poderá contribuir para melhorar a aplicação clínica e a deteção de substâncias que contêm gadolínio no ambiente. No futuro, os cientistas pretendem testar a adequação do sensor para a determinação do gadolínio também noutras faixas de concentração. Pretendem ainda investigar se outros iões também são ligados seletivamente pela estrutura em forma de gaiola, o que poderia interferir com o sensor de gadolínio.
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