Un bioingeniero de Harvard y un ingeniero aeronáutico del MIT han creado un nuevo dispositivo que puede detectar células cancerosas individuales en una muestra de sangre. potencialmente permitiendo a los médicos determinar rápidamente si el cáncer se ha diseminado desde su sitio original.

El dispositivo de microfluidos, descrito en la edición en línea del 17 de marzo de la revista Pequeña , es del tamaño de una moneda de diez centavos, y también podría detectar virus como el VIH. Eventualmente, podría convertirse en pruebas de bajo costo para que los médicos las utilicen en países en desarrollo donde es difícil conseguir equipos de diagnóstico costosos. dice Mehmet Toner, profesor de ingeniería biomédica en la Facultad de Medicina de Harvard y miembro de la División de Ciencias y Tecnología de la Salud de Harvard-MIT.

Toner construyó una versión anterior del dispositivo hace cuatro años. En esa versión original, la sangre extraída de un paciente fluye a través de decenas de miles de pequeños postes de silicona recubiertos con anticuerpos que se adhieren a las células tumorales. Cualquier célula cancerosa que toque los postes queda atrapada. Sin embargo, es posible que algunas celdas nunca encuentren las publicaciones.

Toner pensó que si los postes eran porosos en lugar de sólidos, las células podrían fluir a través de ellas, por lo que es más probable que se queden. Para lograr eso, contó con la ayuda de Brian Wardle, profesor asociado de aeronáutica y astronáutica del MIT, y un experto en el diseño de materiales compuestos avanzados de nanotecnología para fabricar piezas de aviones más resistentes.

De esa colaboración surgió el nuevo dispositivo de microfluidos, tachonado de nanotubos de carbono, que recolecta células cancerosas ocho veces mejor que la versión original.

Capturado por nanotubos

Las células tumorales circulantes (células cancerosas que se han desprendido del tumor original) normalmente son muy difíciles de detectar. porque hay muy pocos de ellos, generalmente solo varias células por muestra de 1 mililitro de sangre, que puede contener decenas de miles de millones de células sanguíneas normales. Sin embargo, la detección de estas células disidentes es una forma importante de determinar si un cáncer ha hecho metástasis.

“De todas las muertes por cáncer, El 90 por ciento no son el resultado de cáncer en el sitio primario. Provienen de tumores que se diseminaron desde el sitio original, ”Dice Wardle.

Al diseñar materiales avanzados, Wardle a menudo usa nanotubos de carbono:diminutos, cilindros huecos cuyas paredes son redes de átomos de carbono. Los conjuntos de tubos son muy porosos:un bosque de nanotubos de carbono, que contiene de 10 mil millones a 100 mil millones de nanotubos de carbono por centímetro cuadrado, contiene menos del 1 por ciento de carbono y 99 por ciento de aire. Esto deja mucho espacio para que fluya el líquido.

El equipo de MIT / Harvard colocó varias geometrías de bosque de nanotubos de carbono en el dispositivo de microfluidos. Como en el dispositivo original, la superficie de cada tubo puede decorarse con anticuerpos específicos contra las células cancerosas. Sin embargo, porque el fluido puede atravesar las geometrías del bosque y a su alrededor, Existe una oportunidad mucho mayor para que las células o partículas objetivo queden atrapadas.

Los investigadores pueden personalizar el dispositivo uniendo diferentes anticuerpos a las superficies de los nanotubos. Cambiar el espacio entre las características geométricas de los nanotubos también les permite capturar objetos de diferentes tamaños, desde células tumorales, alrededor de una micra de diámetro, hasta los virus, que son solo 40 nm.

Los investigadores ahora están comenzando a trabajar en la adaptación del dispositivo para el diagnóstico del VIH. El dispositivo original de detección de células cancerosas de Toner se está probando ahora en varios hospitales y es posible que esté disponible comercialmente en los próximos años.

Rashid Bashir, director del Laboratorio de Micro y Nanotecnología de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, dice que la capacidad de filtrar partículas específicas, células o virus de una muestra de sangre para que puedan ser analizados es un paso crítico hacia la creación de dispositivos de diagnóstico portátiles.

"Todo lo que pueda hacer para mejorar la eficiencia de captura, o cualquier cosa nueva que pueda hacer para que las partículas interactúen con una superficie de manera más efectiva, ayudará con la preparación de la muestra, "Dice Bashir, que no formaba parte del equipo de investigación.