Para determinadas frecuencias de luz infrarroja de onda corta, la mayoría de los tejidos biológicos son casi tan transparentes como el vidrio. Ahora, Los investigadores han creado partículas diminutas que pueden inyectarse en el cuerpo, donde emiten esas frecuencias penetrantes. El avance puede proporcionar una nueva forma de obtener imágenes detalladas de las estructuras internas del cuerpo, como las finas redes de vasos sanguíneos.

Los nuevos hallazgos, basado en el uso de partículas emisoras de luz llamadas puntos cuánticos, se describe en un artículo de la revista Ingeniería Biomédica de la Naturaleza , por el científico investigador del MIT Oliver Bruns, Thomas Bischof PhD '15 recién graduado, profesor de química Moungi Bawendi, y otras 21 personas.

Imágenes de infrarrojo cercano para la investigación de tejidos biológicos, con longitudes de onda entre 700 y 900 nanómetros (mil millonésimas de metro), es ampliamente utilizado, pero longitudes de onda de alrededor de 1, 000 a 2, 000 nanómetros tienen el potencial de proporcionar resultados aún mejores, porque los tejidos corporales son más transparentes a esa luz. "Sabíamos que este modo de imagen sería mejor" que los métodos existentes, Bruns explica, "pero carecíamos de emisores de alta calidad", es decir, materiales emisores de luz que podrían producir estas longitudes de onda precisas.

Las partículas emisoras de luz han sido una especialidad de Bawendi, el profesor de química Lester Wolf, cuyo laboratorio ha desarrollado a lo largo de los años nuevas formas de hacer puntos cuánticos. Estos nanocristales, hecho de materiales semiconductores, emiten luz cuya frecuencia se puede ajustar con precisión controlando el tamaño exacto y la composición de las partículas.

La clave fue desarrollar versiones de estos puntos cuánticos cuyas emisiones coincidieran con las frecuencias infrarrojas de onda corta deseadas y fueran lo suficientemente brillantes como para ser detectadas fácilmente a través de la piel y los tejidos musculares circundantes. El equipo logró crear partículas que son "órdenes de magnitud mejores que los materiales anteriores, y que permitan un detalle sin precedentes en la obtención de imágenes biológicas, ", Dice Bruns. La síntesis de estas nuevas partículas fue descrita inicialmente en un artículo del estudiante de posgrado Daniel Franke y otros del grupo Bawendi en Comunicaciones de la naturaleza el año pasado.

Los puntos cuánticos que produjo el equipo son tan brillantes que sus emisiones se pueden capturar con tiempos de exposición muy cortos. él dice. Esto hace posible producir no solo imágenes individuales, sino también videos que capturan detalles del movimiento, como el flujo de sangre, lo que permite distinguir entre venas y arterias.

Las nuevas partículas emisoras de luz también son las primeras que son lo suficientemente brillantes como para permitir la obtención de imágenes de órganos internos en ratones que están despiertos y en movimiento. a diferencia de los métodos anteriores que requerían que fueran anestesiados, Dice Bruns. Las aplicaciones iniciales serían para la investigación preclínica en animales, ya que los compuestos contienen algunos materiales que es poco probable que estén aprobados para su uso en humanos. Los investigadores también están trabajando en el desarrollo de versiones que serían más seguras para los humanos.

El método también se basa en el uso de una cámara de nuevo desarrollo que es muy sensible a este rango particular de luz infrarroja de onda corta. La cámara es un producto desarrollado comercialmente, Bruns dice, pero su equipo fue el primer cliente del detector especializado de la cámara, hecho de arseniuro de indio-galio. Aunque esta cámara se desarrolló con fines de investigación, estas frecuencias de luz infrarroja también se utilizan como una forma de ver a través de la niebla o el humo.

El nuevo método no solo puede determinar la dirección del flujo sanguíneo, Bruns dice, es lo suficientemente detallado como para rastrear las células sanguíneas individuales dentro de ese flujo. "Podemos rastrear el flujo en todos y cada uno de los capilares, a velocidad super alta, ", dice." Podemos obtener una medida cuantitativa del flujo, y podemos hacer tales mediciones de flujo a muy alta resolución, en grandes áreas ".

Estas imágenes podrían potencialmente utilizarse, por ejemplo, estudiar cómo cambia el patrón de flujo sanguíneo en un tumor a medida que se desarrolla, lo que podría conducir a nuevas formas de controlar la progresión de la enfermedad o la capacidad de respuesta a un tratamiento farmacológico. "Esto podría dar una buena indicación de cómo están funcionando los tratamientos que antes no era posible, " él dice.