MADRID, 23 Dic. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan (Estados Unidos) han desarrollado un nuevo sistema compacto de imágenes Raman con la sensibilidad suficiente para diferenciar entre tejido tumoral y tejido normal.
Tal y como se publica en 'Optica', el sistema ofrece una vía prometedora para la detección temprana del cáncer y para que la imagen molecular sea más práctica fuera del laboratorio.
SEÑALES QUE SOLO LOS OJOS ELECTRÓNICOS PUEDEN VER
El nuevo sistema Raman está diseñado para detectar señales muy débiles de nanopartículas especiales de dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS) que se unen a marcadores tumorales. Tras aplicar las partículas a una muestra o al área examinada, el sistema de imágenes lee su señal y resalta automáticamente los puntos que probablemente contengan tejido tumoral.
"Los métodos tradicionales para el diagnóstico del cáncer requieren mucho tiempo y esfuerzo, ya que requieren la tinción de muestras de tejido y la búsqueda de anomalías por parte de un patólogo", comenta Zhen Qiu, líder del equipo de investigación del Instituto de Ciencias e Ingeniería Cuantitativas de la Salud (IQ) de la Universidad Estatal de Michigan. "Si bien nuestro sistema no reemplazaría inmediatamente a la patología, podría servir como una herramienta de detección rápida para acelerar el diagnóstico".
DEL LABORATORIO A TU CONSULTA: EL FUTURO DE LA DETECCIÓN TEMPRANA
En 'Optica', la revista de investigación de alto impacto del Grupo Editorial Optica, Qiu y sus colaboradores describen su nuevo sistema de imágenes y demuestran que puede distinguir entre células cancerosas y sanas, a la vez que detecta señales Raman aproximadamente cuatro veces más débiles que un sistema comercial comparable. De esta forma, lograron esta sensibilidad combinando un láser de fuente de barrido (que cambia de longitud de onda durante el análisis) con un detector ultrasensible conocido como detector superconductor de fotón único de nanocables (SNSPD).
"Esta tecnología podría, con el tiempo, permitir el desarrollo de dispositivos portátiles o intraoperatorios que permitan a los médicos detectar cánceres en etapas tempranas, mejorar la precisión de las biopsias y monitorear la progresión de la enfermedad mediante pruebas menos invasivas", comenta Qiu. "En última instancia, estos avances podrían mejorar los resultados de los pacientes y reducir los retrasos en el diagnóstico, acelerando el proceso desde la detección hasta el tratamiento".
El laboratorio de Qiu explora cómo los SNSPD pueden utilizarse para mejorar diversas plataformas de imágenes. Los SNSPD utilizan un cable superconductor para detectar partículas de luz individuales, lo que permite capturar señales ópticas extremadamente débiles a alta velocidad y con muy poco ruido.
LO QUE VIENE: MÁS RÁPIDO, MÁS PRECISO, MÁS ADAPTATIVO
Para este proyecto, se buscó utilizar un SNSPD para crear una plataforma que detecte señales Raman mucho más débiles que las medibles con los sistemas Raman actuales. La imagen Raman mapea la composición química de una muestra midiendo las huellas únicas de dispersión de luz de sus moléculas. Estas señales pueden amplificarse mediante el uso de nanopartículas SERS.
"La combinación de este detector avanzado con una arquitectura Raman de fuente de barrido, que reemplaza una cámara voluminosa y capta la luz con mayor eficiencia, dio como resultado un sistema con un límite de detección muy superior al de sistemas comerciales comparables", apunta Qiu. "Además, la configuración de acoplamiento de fibra y el diseño compacto facilitan la miniaturización del sistema y su futura aplicación clínica".
Los investigadores evaluaron el nuevo sistema utilizando nanopartículas SERS recubiertas con ácido hialuronano, lo que hace que las nanopartículas se unan a CD44, una proteína de superficie expresada en muchas células tumorales. Comenzaron probando soluciones simples de nanopartículas SERS, demostrando que el sistema de obtención de imágenes podía alcanzar una sensibilidad femtomolar. Posteriormente, utilizaron el sistema para examinar células de cáncer de mama cultivadas, tumores de ratón y tejidos sanos
"Las señales SERS se concentraron fuertemente en muestras tumorales, con un fondo mínimo detectado en tejido sano", agrega Qiu. "Esto demuestra tanto la excepcional sensibilidad del sistema como su capacidad para proporcionar un contraste tumor-sano fiable. Además, al ajustar o sustituir la molécula diana, este método podría adaptarse a otros tipos de cáncer".
Según los investigadores, adaptar el sistema a uno apto para uso clínico requeriría una lectura más rápida y una validación más amplia. Actualmente, trabajan para mejorar la velocidad del sistema de imágenes mediante el uso de fuentes láser alternativas, como los VCSEL, o la reducción del rango de barrido. También planean realizar experimentos de multiplexación con diferentes nanopartículas que actúen sobre múltiples biomarcadores simultáneamente.
