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Spesso non rilevati dall’imaging medico tradizionale, i traumi lievi e moderati al cervello possono portare a danni irreversibili.
Le lesioni cerebrali traumatiche (TBI) vengono solitamente diagnosticate con la risonanza magnetica e le scansioni di tomografia computerizzata, ma queste tecniche spesso non rilevano danni più lievi.
Tali TBI “invisibili” possono causare una grave perdita di funzioni e una diminuzione della qualità della vita.
Rama Madhurapantula, dell’Illinois Institute of Technology, descrive come la diffrazione a raggi X di sincrotrone può aiutare a diagnosticare TBI invisibili al 72° incontro annuale dell’American Crystallographic Association.
La guaina mielinica è un isolamento protettivo intorno ai nervi che consente la trasmissione di segnali nel cervello. I TBI possono creare danni irreversibili alla struttura della mielina a causa di allungamento, compressione o, in caso di commozioni cerebrali, agitazione vigorosa.
Caratterizzare i cambiamenti della mielina a livello molecolare è essenziale per comprendere i fondamenti dei TBI e guardare a scale così piccole può evidenziare anche casi da lievi a moderati.
Mentre i metodi di imaging tradizionali funzionano su scala di micron (millesimi di millimetro), il team di Madhurapantula ha dimostrato che la diffrazione a raggi X di sincrotrone può catturare cambiamenti molto più piccoli sulla scala dal nanometro (milionesimi di millmetro) a angstrom (dieci volte più piccolo).
”Ci vogliono livelli di forza significativamente più bassi di quanto si pensasse in precedenza per causare danni permanenti alla mielina. Questi cambiamenti sono dell’ordine di 5-50 nanometri e non sono rilevati dalle tecniche di imaging medico”. ha detto Madhurapantula.
I raggi X utilizzati sono circa 70.000 volte più intensi di quelli utilizzati per una radiografia del torace e sono focalizzati in un’area molto piccola per generare un fascio ad alta intensità. Quando il raggio colpisce un campione, la posizione e l’intensità dei raggi diffratti vengono catturate su una lastra fotografica. Queste informazioni aiutano a determinare le caratteristiche materiali e meccaniche dei tessuti neurologici.
La metodologia di diffrazione a raggi X di sincrotrone richiede una preparazione minima del campione e può scansionare ampie sezioni di materiale. Il metodo potrebbe essere esteso per lavorare su altri tessuti o transizioni tissutali, in cui un tipo di tessuto si incontra e si fonde con un altro.
”Possiamo tenere traccia dei cambiamenti in queste regioni di transizione, che sono spesso diffuse e possono estendersi per pochi millimetri”, ha detto Madhurapantula.
“Ad esempio, siamo stati in grado di sviluppare un modello ad alta risoluzione della transizione da muscolo a tendine nei muscoli scheletrici e negli assemblaggi delle valvole cardiache”.
