La penetración de la barrera hematoencefálica (BHE) y la penetración cerebral son realmente desafiantes para la entrega de agentes terapéuticos y sondas de imagen. Se necesita el desarrollo de nuevas estrategias de cruce, y hasta ahora se han propuesto una amplia gama de enfoques (invasivos o no). La transcitosis mediada por receptores es un mecanismo atractivo, que permite la penetración no invasiva de la BHE. Entre los objetivos disponibles, el receptor de lipoproteínas de baja densidad (LDL) (LDLR) muestra características favorables principalmente debido a la vía de entrega de LDL al cerebro que evita el lisosoma, permitiendo una descarga intacta del ligando transportado a los objetivos cerebrales. Se empleó la tecnología de display de fagos para identificar un dodecapeptido dirigido al dominio extracelular del LDLR (ED-LDLR). Este péptido fue capaz de unirse al ED-LDLR en presencia de ligandos naturales y se disoció a pH ácido y en ausencia de calcio, de manera similar a la LDL. En vitro, nuestro péptido fue endocitado por células endoteliales a través de la vía dependiente de caveolas, propia de la ruta del LDLR en la BHE, sugiriendo la prevención de su degradación lisosomal. Los estudios in vivo realizados mediante imágenes por resonancia magnética e imágenes de tiempo de vida fluorescente sugirieron la penetración cerebral de este péptido dirigido al ED-LDLR.