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  • El método de imagen ultrasensible utiliza nanocajas de oro y plata

    Los nuevos hallazgos de la investigación sugieren que una técnica experimental de imágenes ultrasensibles que utiliza un láser pulsado y diminutas "nanocajas" metálicas podría permitir tanto la detección temprana como el tratamiento de enfermedades. Esta imagen compuesta muestra nanojaulas luminosas, que parecen estrellas sobre fondo negro, y una celda viva, en la parte superior izquierda. Las nanocajas de oro y plata exhiben una brillante "luminiscencia de tres fotones" cuando se excitan con el láser pulsado ultrarrápido. con una intensidad 10 veces mayor que las nanopartículas de oro puro o plata. La señal permite obtener imágenes de células vivas con daños insignificantes por calentamiento. Crédito:Gráfico de la Universidad de Purdue / Ji-Xin Cheng

    Los resultados de una nueva investigación sugieren que una técnica experimental de imágenes médicas ultrasensibles que utiliza un láser pulsado y diminutas "nanocajas" metálicas podría permitir tanto la detección temprana como el tratamiento de enfermedades.

    El sistema funciona al hacer brillar pulsos de láser de infrarrojo cercano a través de la piel para detectar nanojaulas huecas y nanopartículas sólidas, hechas de una aleación de oro y plata, que se inyectan en el torrente sanguíneo.

    A diferencia de los enfoques anteriores que utilizaban diminutas nanovarillas y nanoesferas metálicas, la nueva técnica no causa daño por calor al tejido que se está obteniendo imágenes. Otra ventaja es que no produce un resplandor "autofluorescente" de fondo en los tejidos circundantes, que interfiere con la imagen y reduce el contraste y el brillo, dijo Ji-Xin Cheng (pronunciado Gee-Shin), profesor asociado de ingeniería biomédica y química en la Universidad de Purdue.

    "Esta falta de fluorescencia de fondo hace que las imágenes sean mucho más claras y es muy importante para la detección de enfermedades, "Nos permite identificar claramente las nanocajas y los tejidos".

    El rendimiento mejorado podría hacer posible la detección y el tratamiento tempranos del cáncer. Las diminutas jaulas de oro y plata también podrían usarse para administrar medicamentos contra el cáncer de liberación prolongada al tejido enfermo. dijo Younan Xia, el profesor James M. McKelvey de Materiales Avanzados en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Washington en St. Louis. Su equipo fabricó las nanocajas y nanopartículas utilizadas en la investigación.

    Las estructuras de oro y plata produjeron imágenes 10 veces más brillantes que otras investigaciones de imágenes experimentales utilizando nanoesferas y nanovarillas de oro. La tecnología de imágenes proporciona brillo y contraste potencialmente cientos de veces mejor que los tintes fluorescentes convencionales utilizados para una amplia gama de imágenes biológicas para estudiar el funcionamiento interno de células y moléculas.

    Los hallazgos se detallaron en un artículo de investigación publicado en línea el 6 de abril en la revista. Angewandte Chemie edición internacional. El artículo fue escrito por Ling Tong, estudiante de doctorado en química de Purdue, La estudiante graduada de la Universidad de Washington Claire M. Cobley y la profesora asistente de investigación Jingyi Chen, Xia y Cheng.

    El nuevo enfoque de imágenes utiliza un fenómeno llamado "luminiscencia de tres fotones, "que proporciona un mayor contraste e imágenes más brillantes que los métodos convencionales de obtención de imágenes por fluorescencia. Normalmente, La luminiscencia de tres fotones es demasiado tenue para utilizarla en la formación de imágenes. Sin embargo, la presencia de nanopartículas de oro y plata mejora el brillo, superando este obstáculo. También se cree que el láser ultrarrápido posiblemente desempeñe un papel al causar "tercera generación armónica, "lo que aumenta el brillo.

    La investigación anterior para desarrollar el sistema de imágenes ha requerido el uso de "plasmones, "o nubes de electrones moviéndose al unísono, para mejorar el brillo y el contraste. Sin embargo, el uso de plasmones genera calor que daña los tejidos. La nueva técnica no utiliza la mejora de plasmones, eliminando este calentamiento, Cheng dijo.

    El efecto de tres fotones podría permitir a los científicos desarrollar "técnicas ópticas no lineales" avanzadas que proporcionan un mejor contraste que las tecnologías convencionales.

    "La capacidad de generación de imágenes de tres fotones nos permitirá potencialmente combinar imágenes y terapia para un mejor diagnóstico y monitoreo, "Dijo Xia.

    Los investigadores utilizaron un láser en el rango del infrarrojo cercano del espectro pulsando a la velocidad de femtosegundos, o cuadrillonésimas de segundo. El láser pulsa 80 millones de veces por segundo para iluminar los tejidos y órganos después de que se hayan inyectado las nanojaulas. Cheng dijo.

    Las jaulas y las partículas tienen unos 40 nanómetros de ancho, o aproximadamente 100 veces más pequeño que un glóbulo rojo.

    Los investigadores inyectaron por vía intravenosa las nanojaulas en ratones y luego tomaron imágenes de las diminutas estructuras en muestras de tejido de órganos como el hígado y el bazo.


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