cristina zavaleta, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la USC Viterbi en Los Ángeles, acaba de desarrollar nuevos agentes de contraste para imágenes con su equipo utilizando colorantes comunes como tinta para tatuajes y colorantes alimentarios. Cuando estos tintes se unen a las nanopartículas, pueden iluminar los tumores, lo que permite a los profesionales médicos diferenciar mejor entre las células tumorales y las células normalmente adyacentes y detectar el cáncer. El trabajo fue publicado en Biomaterials Science.
La importancia del diagnóstico
La diagnóstico temprano es fundamental para que los pacientes obtengan los mejores resultados posibles del cáncer; una enfermedad que afectará a más del 38% de los estadounidenses en algún momento de su vida.
Sin embargo, la detección es un desafío sin buenos agentes de imagen; materiales de contraste que, cuando se inyectan en los pacientes, permiten que imágenes como la resonancia magnética y la tomografía computarizada funcionen con mayor sensibilidad y especificidad, lo que permite a los profesionales médicos identificar el cáncer y diagnosticarlo con precisión, y a los cirujanos identificar los márgenes exactos de tumores.
“Por ejemplo, si el problema es un cáncer de colon, este se detecta por endoscopia”, el dijo Zavaleta. "Pero un endoscopio es, literalmente, solo una linterna en el extremo de un palo, por lo que solo proporcionará información sobre la estructura del colon: puede ver un pólipo y saber que necesita hacer una biopsia.. Si pudiéramos proporcionar herramientas de imágenes para ayudar a los médicos a ver si ese pólipo en particular es canceroso o simplemente benigno, a menudo no habría necesidad de intervención ", dijo.
Como funciona el sistema
Las nanopartículas iluminadas se mueven a través de un vaso sanguíneo para detectar el cáncer. Los tintes se incorporaron a las nanopartículas para permitir un contraste de imágenes más preciso al identificar las células cancerosas. Para lograr esto, el equipo descubrió una fuente única de agentes de contraste óptico de los tintes y pigmentos domésticos que encontramos habitualmente. Estas "tintas ópticas" se pueden aplicar a nanopartículas específicas para mejorar la detección y localización del cáncer.
Los tintes y pigmentos se derivaron de agentes colorantes comunes.
¿La idea? ella vino de pixar
Para Zavaleta, la inspiración llegó en un lugar inusual: una clase de animación con artistas de Pixar en Emeryville, California, el hogar del famoso estudio de animación. Zavaleta, quien ama el arte y la animación, dijo que estaba intrigada por las tintas y los colores que los artistas traían a clase. "Estaba pensando en cómo estas pinturas de ultra alto pigmento, como las acuarelas de gouache, eran brillantes de una manera que nunca antes había visto, y me preguntaba si tenían propiedades ópticas interesantes", dijo Zavaleta.
La idea la llevó a un tatuador de las cercanías de San Francisco, Adán cielo, otro artesano que trabaja con tintes brillantes.
Recuerdo haber traído una placa de 96 pocillos y roció tinta de tatuaje en cada uno de los pocillos. Luego llevé las tintas a nuestro escáner Raman (que se usa para detectar con sensibilidad nanopartículas dirigidas a tumores) y descubrí estas huellas digitales espectrales realmente sorprendentes que podríamos usar para codificar nuestras nanopartículas. Fue grandioso.
cristina zavaleta, USC Viterbi - Los Ángeles
Los retos a afrontar en la detección del cáncer
Uno de los desafíos de seguridad de las imágenes de nanopartículas es que a menudo pueden tener una retención prolongada en órganos como el hígado y el bazo. Debido a estas preocupaciones de seguridad, es crucial considerar los nanomateriales biodegradables. Actualmente hay una cantidad limitada de agentes de contraste óptico aprobados para uso clínico.
Con eso en mente, el equipo de Zavaleta consideró colorantes alimentarios comunes que podrían usarse para nanopartículas, como los colorantes que se encuentran en los dulces coloridos como Skittles y M & M's. Estos alimentos de colores brillantes que los humanos consumen habitualmente han sido considerados seguros para el consumo humano por la FDA.
"Pensamos: echemos un vistazo a algunos de los tintes alimentarios, cosméticos y farmacéuticos aprobados por la FDA que existen y veamos qué propiedades ópticas se encuentran entre esos tintes", dijo Zavaleta. "Y aquí es donde descubrimos que muchos de estos tintes aprobados por la FDA tienen propiedades ópticas interesantes que podríamos aprovechar para obtener imágenes".
El equipo ha desarrollado una nanopartícula que transportará estos agentes de imagen altamente pigmentados como una "carga útil" para detectar el cáncer. Zavaleta dijo que las partículas tienen un tamaño específico. Esto permite que algunos de ellos penetren pasivamente en las áreas tumorales. Otros, elegidos convenientemente, para ser retenidos por su tamaño.
La nanopartícula también se puede "decorar" con una carga útil de tinte más alta que los agentes de formación de imágenes anteriores. Esto dará lugar a una señal más brillante y más eficaz en la detección del cáncer. “Si encapsulas un montón de tintes en una nanopartícula, podrás verlo mejor porque será más brillante”, dijo Zavaleta.
