(Phys.org) —Un equipo de investigación internacional ha creado nanopartículas fotoluminiscentes únicas que brillan claramente a través de más de 3 centímetros de tejido biológico, una profundidad que las convierte en una herramienta prometedora para la obtención de imágenes ópticas de tejido profundo.

Aunque las imágenes ópticas son una técnica robusta y económica que se usa comúnmente en aplicaciones biomédicas, Las tecnologías actuales carecen de la capacidad de mirar en profundidad los tejidos. dijeron los investigadores.

Esto crea una demanda para el desarrollo de nuevos enfoques que proporcionen alta resolución, Bioimagen óptica de alto contraste que los médicos y científicos podrían utilizar para identificar tumores u otras anomalías en las profundidades de la piel.

Las nanopartículas recién creadas consisten en un núcleo nanocristalino que contiene tulio, sodio, iterbio y flúor, todo encerrado dentro de un cuadrado, cáscara de fluoruro de calcio.

Las partículas son especiales por varias razones. Primero, absorben y emiten luz infrarroja cercana, teniendo la luz emitida una longitud de onda mucho más corta que la luz absorbida. Esto es diferente de cómo las moléculas en los tejidos biológicos absorben y emiten luz, lo que significa que los científicos pueden usar las partículas para obtener más Imágenes de mayor contraste que las técnicas tradicionales basadas en fluorescencia.

Segundo, el material de la cubierta de las nanopartículas, el fluoruro de calcio, es una sustancia que se encuentra en el mineral de los huesos y los dientes. Esto hace que las partículas sean compatibles con la biología humana, reduciendo el riesgo de efectos adversos. También se encuentra que la cáscara aumenta significativamente la eficiencia de la fotoluminiscencia.

Para emitir luz las partículas emplean un proceso llamado conversión ascendente del infrarrojo cercano al infrarrojo cercano, o "NIR a NIR". A través de este proceso, las partículas absorben pares de fotones y los combinan en uno solo, fotones de mayor energía que luego se emiten.

Una de las razones por las que NIR a NIR es ideal para la obtención de imágenes ópticas es que las partículas absorben y emiten luz en la región del infrarrojo cercano del espectro electromagnético. lo que ayuda a reducir la interferencia de fondo. Esta región del espectro se conoce como la "ventana de transparencia óptica" para el tejido biológico, ya que el tejido biológico absorbe y dispersa la luz menos en este rango.

Los científicos probaron las partículas en experimentos que incluyeron imágenes de ellas inyectadas en ratones, y obtener imágenes de una cápsula llena de partículas a través de una rebanada de cerdo de más de 3 centímetros de grosor. En cada caso, los investigadores pudieron obtener vibrantes, imágenes de alto contraste de las partículas que brillan a través del tejido.

Los resultados del estudio aparecieron en línea el 28 de agosto en la ACS Nano diario. La colaboración internacional incluyó a investigadores de la Universidad de Buffalo y otras instituciones en los EE. UU., Porcelana, Corea del Sur y Suecia. Fue codirigido por Paras N. Prasad, un profesor distinguido de SUNY y director ejecutivo del Instituto de Láseres de la UB, Fotónica y Biofotónica (ILPB), y Gang Han, profesor asistente en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts.

"Esperamos que las propiedades sin precedentes en los nanocristales de núcleo / capa que diseñamos puenteen las numerosas desconexiones entre los estudios in vitro e in vivo". y eventualmente conducir a nuevos descubrimientos en los campos de la biología y la medicina, "dijo Han, expresando su entusiasmo por los resultados de la investigación.

El coautor del estudio, Tymish Y. Ohulchanskyy, un subdirector de ILPB, cree que la profundidad de imagen óptica de 3 centímetros no tiene precedentes para las nanopartículas que proporcionan una visualización de alto contraste.

"Las imágenes médicas son un área emergente, y la imagen óptica es una técnica importante en esta área, ", dijo Ohulchanskyy." El desarrollo de esta nueva nanoplataforma es un verdadero paso adelante para la obtención de imágenes ópticas de tejidos más profundos ".

Los primeros autores del artículo fueron Guanying Chen, profesor asistente de investigación en ILPB y científico en el Instituto de Tecnología Harbin de China y el Instituto Real de Tecnología de Suecia y Jie Shen de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts. Otras instituciones que contribuyeron fueron Roswell Park Cancer Institute, la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad de Corea en Seúl.

El siguiente paso en la investigación es explorar formas de dirigir las nanopartículas a las células cancerosas y otros objetivos biológicos que podrían ser fotografiados. Chen, Shen y Ohulchanskyy dijeron que la esperanza es que las nanopartículas se conviertan en una plataforma para la bioimagen multimodal.