Biosusceptometria AC multicanal para avaliação in vivo de perfis farmacocinéticos de nanopartículas magnéticas por imagens

Abstract

As nanopartículas magnéticas (NPMs) são uma classe de nanopartículas que se destacam em áreas da saúde, principalmente em aplicações teranósticas. O potencial das NPMs é prejudicado em função da absorção hepática, considerando que o fígado é uma rede complexa de células inter-relacionadas responsável pela captação do NPMs. Apesar de vários estudos concentrados na área, ainda é pouco compreendido como cada estrutura hepática opera no processo de retirada das NPMs da circulação sanguínea. As técnicas de imagem tem proporcionado avanços no entendimento de eventos fisiológicos, facilitando sua visualização. Atualmente, há uma gama de modalidades responsáveis pela detecção e imagiamento da biodistribuição das NPMs. Dentre essas técnicas de imagens, várias estão presentes apenas em hospitais ou em grandes centros de pesquisa. Esse trabalho tem como destaque, a aplicação de um novo método biomagnético, a Biosusceptometria AC (BAC), para a detecção in vivo de NPMs através de imagens. Fatores como ausência de radiação ionizante, versatilidade e alta resolução temporal são atributos do sistema frente às diversas técnicas de imagem. Neste estudo foi utilizado um novo arranjo do sistema, o sistema Multicanal BAC (ACB-MC), o qual permitiu a avaliação do processo de clearence das NPMs no sangue e seu posterior acúmulo no fígado em ratos Wistar. A partir das imagens dinâmicas obtidas e sua quantificação, foi proposto uma abordagem matemática a fim de auxiliar a farmacocinética de distribuição e acúmulo das NPMs. O sistema ACB-MC apresentou excelente resolução temporal e por meio das imagens sequencias, foi possível a realização de um vídeo ilustrando a circulação e acúmulo das NPMs e posterior quantificação das constantes de transferência do compartimento vascular e estruturas hepáticas. O modelo farmacocinético apresentou forte correlação com os dados experimentais, sugerindo que o sistema ACB-MC pode ser um dispositivo de imagem valioso e acessível para acessar características farmacocinéticas in vivo e em tempo real de NPMs.

Magnetic nanoparticles (MNPs) are widely used in healhty research areas, especially in terantic applications. The potential use of MNPS is diminished due to hepatic absorption, considering that the liver is a complex network of interrelated cells and the most responsible by MNPs uptake. Although there has been many studies in this area, it is still unknown how the liver removes MNPs from the bloodstream. Imaging techniques have provided more understanding of physiological events, enhancing their visualization. Currently, there is a range of modalities able to detect and image the biodistribution of MNPs. Among these techniques, several are restricted to large hospitals and research centers. In this work, our aim was to highlight the application of a new biomagnetic method, Biosusceptometry AC (BAC), for in vivo detection of MNPs through images. When compared to other systems, BAC has some advantages such as the absence of ionizing radiation, versatility and high temporal resolution. In this study, a new system arrangement, the Multicanal BAC system (ACB-MC) was used. This allowed the evaluation of the clearence process of MNPs in the blood and their subsequent accumulation in the liver. Those experiments were performed in Wistar rats. From the quantification of the dynamic images, a mathematical approach was proposed to investigate the pharmacokinetics of distribution and accumulation of MNPs. The ACB-MC system presented excellent temporal resolution and through sequential images, a video was created to illustrate the circulation and accumulation process. In addition, the vídeo permitted to quantify the transfer constants of the vascular compartment and hepatic structures. The pharmacokinetic model showed a strong correlation with experimental data, suggesting that the ACB-MC system can be a valuable and accessible imaging device to access in vivo and real-time pharmacokinetic characteristics of MNPs.