Sviluppo di sonde MRI per la determinazione del pH in sistemi biologici

La sfida dell'imaging medicale risiede nella possibilità di sviluppare procedure che consentano di effettuare una diagnosi precoce e che siano in grado di seguire in tempo reale l'efficacia di una data terapia. Tradizionalmente, la diagnosi e il monitoraggio di una patologia si basano sull'utilizzo di tecnologie capaci di dare informazioni relative a variazioni morfologiche o funzionali di un dato tessuto. Sfortunatamente, quando si verificano queste alterazioni la patologia è già ad uno stadio avanzato. L'imaging molecolare sta emergendo come strumento per la visualizzazione in vivo di processi biologici che possono differenziare tra tessuto sano e patologico, molto prima che si verifichino variazioni morfologiche o funzionali, ad esempio uno dei processi biologici di grande importanza diagnostica in oncologia riguarda la variazione di pH. Il valore del pH in un tessuto è il risultato di diversi processi che vanno dall'attività metabolica, al trasporto protonico fino alla capacità tamponante dei fluidi biologici. Molte cellule tumorali preferiscono utilizzare la glicolisi come via metabolica per produrre ATP, sia in condizioni ipossiche che in condizioni normossiche. Essa è una via metabolica meno efficiente della respirazione cellulare (che invece consente di produrre 36 molecole di ATP a partire dalla stessa quantità di glucosio), ne consegue che il consumo di glucosio nei tumori risulta molto elevato e questa intensa attività produce molti ioni H+ che la cellula espelle nello spazio extracellulare. Molti lavori [1,16] hanno dimostrato che un pH extra-cellulare basso dà un vantaggio evolutivo alle cellule tumorali rispetto a quelle sane, inoltre l'attività neoangiogenetica, che serve a sostenere la crescita tumorale, è favorita da un ambiente acido. La ricerca di metodi non invasivi per la misura del pH in vivo è un obiettivo di grande interesse per la comprensione dell'aggressività di un fenotipo tumorale. Tra le tecniche di imaging non invasive per applicazioni di Imaging molecolare, l'MRI (Magnetic Resonance Imaging) rappresenta l'eccellenza in termini di risoluzione spaziale e dettaglio anatomico anche se, tuttavia, risulta un po' carente in termini di sensibilità. Questo progetto di tesi è volto all'ottimizzazione e allo sviluppo di sonde responsive al microambiente tumorale che mostrino un'elevata sensibilità, in particolare verso il pH, e che siano rilevabili attraverso la Risonanza Magnetica per Immagini.