Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en colaboración con el CSIC y la Universidad Macquarie de Australia, han desarrollado una nueva técnica, similar a la resonancia magnética pero con una resolución y sensibilidad mucho más altas, que tiene la capacidad de escanear celdas individuales.

En un artículo publicado en Nanotecnología de la naturaleza , y resaltado por Naturaleza , El profesor del ICFO Romain Quidant explica cómo se logró esto utilizando átomos artificiales, nanopartículas de diamante dopadas con impurezas de nitrógeno, para sondear campos magnéticos muy débiles como los generados en algunas moléculas biológicas.

La resonancia magnética convencional registra los campos magnéticos de los núcleos atómicos de nuestro cuerpo que previamente han sido excitados por un campo electromagnético externo. La respuesta colectiva de todos estos átomos permite diagnosticar y controlar la evolución de determinadas enfermedades. Sin embargo, esta técnica convencional tiene una resolución diagnóstica en una escala milimétrica. Los objetos más pequeños no dan suficiente señal para ser medidos.

La innovadora técnica propuesta por el grupo liderado por el Dr. Quidant mejora significativamente la resolución a escala nanométrica (casi un millón de veces menor que el milímetro), permitiendo medir campos magnéticos muy débiles, como los creados por proteínas. “Nuestro enfoque abre la puerta para la realización de resonancias magnéticas en células aisladas que ofrecerán nuevas fuentes de información y nos permitirán comprender mejor los procesos intracelulares, permitir el diagnóstico no invasivo, "explica Michael Geiselmann, Investigador del ICFO que realizó el experimento. Hasta ahora, solo ha sido posible alcanzar esta resolución en el laboratorio, utilizando átomos individuales a temperaturas cercanas al cero absoluto.

Los átomos individuales son estructuras muy sensibles a su entorno, con una gran capacidad para detectar campos electromagnéticos cercanos. El desafío que presentan estos átomos es que son tan pequeños y volátiles que para ser manipulados, deben enfriarse a temperaturas cercanas al cero absoluto. Este complejo proceso requiere un entorno tan restrictivo que hace que los átomos individuales sean inviables para posibles aplicaciones médicas. Los átomos artificiales utilizados por Quidant y su equipo están formados por una impureza de nitrógeno capturada dentro de un pequeño cristal de diamante. "Esta impureza tiene la misma sensibilidad que un átomo individual pero es muy estable a temperatura ambiente debido a su encapsulación. Esta cáscara de diamante nos permite manejar la impureza de nitrógeno en un ambiente biológico y, por lo tanto, nos permite escanear células ”, argumenta el Dr. Quidant.

Para atrapar y manipular estos átomos artificiales, los investigadores usan luz láser. El láser funciona como pinzas, llevando a los átomos por encima de la superficie del objeto a estudiar y extraer información de sus diminutos campos magnéticos.

La aparición de esta nueva técnica podría revolucionar el campo de la imagen médica, permitiendo una sensibilidad sustancialmente mayor en el análisis clínico, una capacidad mejorada para la detección temprana de enfermedades, y por lo tanto una mayor probabilidad de éxito del tratamiento.