(PhysOrg.com) - Los investigadores han demostrado una nueva herramienta de imágenes para rastrear estructuras llamadas nanotubos de carbono en las células vivas y el torrente sanguíneo. lo que podría contribuir a los esfuerzos por perfeccionar su uso en la investigación biomédica y la medicina clínica.

Las estructuras tienen aplicaciones potenciales en la administración de fármacos para el tratamiento de enfermedades y la obtención de imágenes para la investigación del cáncer. Se crean dos tipos de nanotubos en el proceso de fabricación, metálicos y semiconductores. Hasta ahora, sin embargo, no ha habido ninguna técnica para ver ambos tipos en células vivas y en el torrente sanguíneo, dijo Ji-Xin Cheng, profesor asociado de ingeniería biomédica y química en la Universidad de Purdue.

La técnica de imagen, llamada absorción transitoria, utiliza un láser de infrarrojo cercano pulsante para depositar energía en los nanotubos, que luego son probados por un segundo láser de infrarrojo cercano.

Los investigadores han superado obstáculos clave en el uso de la tecnología de imágenes, detectar y monitorear los nanotubos en células vivas y ratones de laboratorio, Cheng dijo.

"Porque podemos hacer esto a alta velocidad, podemos ver lo que está sucediendo en tiempo real mientras los nanotubos circulan en el torrente sanguíneo, " él dijo.

Los hallazgos se detallan en un artículo de investigación publicado en línea el domingo (4 de diciembre) en la revista. Nanotecnología de la naturaleza .

La técnica de imagen es "sin etiquetas, "lo que significa que no requiere que los nanotubos estén marcados con tintes, haciéndolo potencialmente práctico para la investigación y la medicina, Cheng dijo.

“Es una herramienta fundamental para la investigación que proporcionará información para que la comunidad científica aprenda a perfeccionar el uso de nanotubos para aplicaciones biomédicas y clínicas, " él dijo.

El método de imagen convencional utiliza luminiscencia, lo cual es limitado porque detecta los nanotubos semiconductores pero no los metálicos.

Los nanotubos tienen un diámetro de aproximadamente 1 nanómetro, o aproximadamente la longitud de 10 átomos de hidrógeno unidos, haciéndolos demasiado pequeños para ser vistos con un microscopio óptico convencional. Un desafío en el uso del sistema de imágenes de absorción transitoria para células vivas fue eliminar la interferencia causada por el brillo de fondo de los glóbulos rojos. que es más brillante que los nanotubos.

Los investigadores resolvieron este problema separando las señales de los glóbulos rojos y los nanotubos en dos "canales" separados. La luz de los glóbulos rojos se retrasa ligeramente en comparación con la luz emitida por los nanotubos. Los dos tipos de señales están "separados en fase" al restringirlos a diferentes canales en función de este retraso.

Los investigadores utilizaron la técnica para ver nanotubos circulando en los vasos sanguíneos de los lóbulos de las orejas de los ratones.

"Esto es importante para la administración de fármacos porque desea saber cuánto tiempo permanecen los nanotubos en los vasos sanguíneos después de que se inyectan, ", Dijo Cheng." Por lo tanto, es necesario visualizarlos en tiempo real circulando en el torrente sanguíneo ".

Las estructuras, llamados nanotubos de carbono de pared simple, se forman enrollando una capa de grafito de un átomo de espesor llamada grafeno. Los nanotubos son inherentemente hidrofóbicos, por lo que algunos de los nanotubos utilizados en el estudio se recubrieron con ADN para hacerlos solubles en agua, que se requiere para que sean transportados en el torrente sanguíneo y dentro de las células.

Los investigadores también han tomado imágenes de nanotubos en el hígado y otros órganos para estudiar su distribución en ratones. y están utilizando la técnica de imagen para estudiar otros nanomateriales como el grafeno.