Investigadores de Helmholtz Zentrum München y la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), nuevas herramientas de imágenes desarrolladas conjuntamente para permitir la obtención de imágenes no invasivas de distintas estructuras, como vasos sanguíneos, en multicolor y en tiempo real. El nuevo sistema de imágenes se basa en un enfoque ampliamente utilizado en otras industrias y permite el monitoreo de múltiples parámetros (multiplexación), un desafío técnico que podría interrumpir las futuras aplicaciones de imágenes clínicas.

Las imágenes médicas son una herramienta clave para el diagnóstico y la cirugía guiada por imágenes. Imágenes en mamíferos, sin embargo, se convierte en un desafío cuando el sujeto está en movimiento o despierto, una condición previa importante para una monitorización precisa. Los enfoques actuales aún tienen que lograr una combinación de imágenes en tiempo real, multiplexación, alto grado de penetración tisular, y un nivel adecuado de resolución que permita la distinción de diferentes tipos de estructuras, p. nervios y vasos sanguíneos.

Buscando una mejor solución

El grupo de investigación dirigido por el bioquímico Oliver Bruns en Munich y la química Ellen Sletten en Los Ángeles exploró el potencial de las imágenes infrarrojas de onda corta, o imágenes SWIR. Este método de imágenes existente se usa comúnmente en aplicaciones relacionadas con la defensa y la astronomía, pero hasta ahora no se había explorado para aplicaciones clínicas.

"Queríamos aprovechar el hecho de que la región SWIR proporciona una resolución superior y una mayor penetración en el tejido que la región del infrarrojo cercano. También ofrece un rango ampliado de longitudes de onda que permite múltiples canales lo suficientemente separados como para ser detectados uno al lado del otro". "dice Ellen Sletten, quien es profesor en el Departamento de Química y Bioquímica de UCLA y autor correspondiente compartido. "Explorar este atributo podría resultar crítico para monitorear múltiples parámetros simultáneamente".

Explorando el potencial de un nuevo sistema

El equipo diseñó y sintetizó nuevos tintes y caracterizó sus propiedades fotofísicas que indicaron su capacidad para la excitación multiplexada en tiempo real en las regiones del infrarrojo cercano y SWIR. Luego desarrolló una nueva configuración de imágenes SWIR con tres láseres y una cámara adecuada y demostró:en vivo, que podían capturar películas multicolores en tiempo real. En la parte superior de esta, capturaron imágenes que diferencian claramente los vasos linfáticos de las venas y arterias y monitorean su función. La tecnología también es lo suficientemente rápida para obtener imágenes en ratones despiertos y en movimiento.

Es más, la retroalimentación en tiempo real permitió la cirugía guiada por imágenes en ratones.

"La capacidad de diferenciar múltiples tejidos cercanos, tales como las estructuras linfáticas y circulatorias y monitorear simultáneamente su función tiene implicaciones en el diagnóstico no invasivo, así como en la expansión de tecnologías para la cirugía guiada por fluorescencia, "agrega Emily Cosco, quien realizó este estudio tanto en Helmholtz Zentrum München como en UCLA.

En la actualidad, el grupo del Helmholtz Pioneer Campus está colaborando con cirujanos y médicos en Stanford, así como en Munich y Colonia para traducir la nueva tecnología en la práctica clínica en un futuro próximo. El énfasis en estas colaboraciones clínicas está en el tratamiento del cáncer y la inflamación.

Oliver Bruns, el otro autor correspondiente que es investigador principal en el Helmholtz Pioneer Campus de Helmholtz Zentrum München, dice, "Nuestro sistema tiene el potencial de interrumpir las aplicaciones médicas. El siguiente paso es establecer cómo esta tecnología se puede trasladar del banco a la cabecera de la cama. Una aplicación potencial clara son las imágenes intraoperatorias. Por supuesto, Se requiere mucho trabajo para ver cuál es la operación real que se beneficiará de SWIR, pero la capacidad de distinguir estructuras en múltiples colores ahora hace que esta herramienta sea un candidato potencial para la resección de tumores ".