Tendencias21

Un microscopio del tamaño de un boli para análisis rápidos y no invasivos

Neurólogos e ingenieros de la Universidad de Washington (EE.UU.) han diseñado un microscopio del tamaño de un boli que permitirá analizar tejidos rápidamente y de forma no invasiva, permitiendo por ejemplo una mayor precisión en la extracción de tumores, o evitando extracciones innecesarias.

Un microscopio del tamaño de un boli para análisis rápidos y no invasivos

Los cirujanos que eliminan un tumor maligno en el cerebro no quieren dejar material canceroso, pero también tratan de proteger la parte sana y minimizar el daño neurológico.

Una vez que abren el cráneo de un paciente, no hay tiempo para enviar muestras de tejido a un laboratorio de patología -donde normalmente son congeladas, rebanadas, coloreadas, montadas en portaobjetos y exploradas en un voluminoso microscopio- para distinguir definitivamente entre las células cerebrales cancerosas y las normales.

Pero ahora, un microscopio de mano, en miniatura, que está siendo desarrollado por ingenieros mecánicos de la Universidad de Washington (Seattle, EE.UU.) podría permitir a los cirujanos «ver» a nivel celular en la sala de operaciones y determinar dónde parar el corte.

La nueva tecnología, desarrollada en colaboración con el Memorial Sloan Kettering Cancer Center (Nueva York), la Universidad Stanford (California) y el Instituto Neurológico Barrow (Arizona), se describe en un artículo publicado en la revista Biomedical Optics Express.

El microscopio de mano, aproximadamente del tamaño de una pluma, combina tecnologías de forma novedosa para ofrecer imágenes de alta calidad a velocidades más rápidas que los dispositivos existentes. Los investigadores esperan comenzar a probarlo como herramienta de cribado del cáncer en la práctica clínica el próximo año.

Dentista

Por ejemplo, los dentistas que se encuentran una lesión sospechosa en la boca de un paciente a menudo terminan cortándola y enviándola a un laboratorio para que hagan una biopsia de cáncer oral. La mayoría resultan ser benignos.

Ese proceso somete a los pacientes a un procedimiento invasivo y sobrecarga a los laboratorios de patología. Un microscopio en miniatura con una resolución suficiente para detectar cambios a nivel celular podría ser utilizado en clínicas dentales o dermatológicas para evaluar mejor qué lesiones o lunares son normales y cuáles necesitan biopsia.

«Las tecnologías de microscopio que se han desarrollado en el último par de décadas son caras y todavía bastante grandes, del tamaño de un secador de pelo o una pequeña máquina de rayos X dental», dice el co-autor Milind Rajadhyaksha, del servicio de dermatología del Memorial Sloan Kettering Cancer Center. «Así que hay una necesidad de crear microscopios mucho más miniaturizados.»

Hacer microscopios más pequeños, sin embargo, por lo general requiere sacrificar algún aspecto de la calidad de la imagen o del rendimiento como la resolución, el campo de visión, la profundidad, el contraste de imagen o la velocidad de procesamiento. «Creemos que este dispositivo es uno de los que mejor compensa las ventajas y desventajas», dice Jonathan Liu, profesor asociado de ingeniería mecánica y autor principal, en la información de UW.

El microscopio en miniatura utiliza un enfoque innovador llamado «microscopía confocal de doble eje» para iluminar y ver más claramente a través del tejido opaco. Se pueden capturar los detalles hasta medio milímetro por debajo de la superficie del tejido, donde se originan algunos tipos de células cancerosas.

En este vídeo, por ejemplo, los investigadores producen imágenes de vasos sanguíneos (fluorescentes) de una oreja de ratón a varias profundidades, que van desde 0,075 a 0,125 milímetros de profundidad.

«Tratar de ver debajo de la superficie del tejido es como tratar de conducir en una niebla espesa», explica Liu. «Pero hay trucos que podemos usar para ver más profundamente, como una luz de niebla que ilumina desde un ángulo diferente y reduce el deslumbramiento.»

El microscopio también emplea una técnica llamada análisis de línea para acelerar el proceso de captación de la imagen. Utiliza espejos micro-eléctrico-mecánicos -también conocidos como MEMS- para dirigir un haz óptico que escanea el tejido, línea por línea, y construye una imagen rápidamente.

La velocidad de imagen es particularmente importante para un dispositivo portátil, que tiene que lidiar con el movimiento de la persona que lo usa. Si el ritmo de formación de imágenes es demasiado lento, las imágenes serán borrosas.

Resolución

En el artículo, los investigadores demuestran que el microscopio en miniatura tiene resolución suficiente para ver los detalles subcelulares. Imágenes tomadas en tejidos de ratón son comparables con las producidas en un proceso de varios días en un laboratorio de patología clínica -el patrón-oro para la identificación de células cancerosas en los tejidos.

Los investigadores esperan que después de probar el rendimiento del microscopio como herramienta de detección del cáncer, se pueda introducir en cirugías u otros procedimientos clínicos en los próximos 2-4 años.

«Para la cirugía de tumor cerebral, a menudo se quedan células que son invisibles para el neurocirujano. Este dispositivo permitirá identificar estas células durante la operación y determinar exactamente cuánto más se puede reducir el residuo», dice el colaborador del proyecto Nader Sanai, profesor de neurocirugía en el Instituto Neurológico Barrow de Phoenix.

Referencia bibliográfica:

C. Yin, A.K. Glaser, S. Y. Leigh, Y. Chen, L. Wei, P. C. S. Pillai, M. C. Rosenberg, S. Abeytunge, G. Peterson, C. Glazowski, N. Sanai, M. J. Mandella, M. Rajadhyaksha y J. T. C. Liu: Miniature in vivo MEMS-based line-scanned dual-axis confocal microscope for point-of-care pathology. Biomedical Optics Express (2016). DOI: 10.1364/BOE.7.000251.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren en Rio Tinto minerales que pueden secuestrar metales pesados 26 febrero, 2022
    Una nueva investigación ha detectado en la cuenca de Río Tinto unas minerales que tienen la capacidad de secuestrar metales pesados. Esos mismos minerales han sido descubiertos en Marte, lo que sugiere que en el pasado fue más húmedo y templado. Pero el científico español que participó en esta investigación, Ricardo Amils, advierte: la existencia […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • El ADN antiguo revela los cambios sociales en África que dieron forma a la historia humana 25 febrero, 2022
    El análisis del ADN antiguo permitió descubrir detalles de los cambios ocurridos hace 50.000 años en África, que explicarían cómo evolucionaron los humanos que se quedaron en el continente luego de la expansión del Homo sapiens hacia otras partes del planeta. En ese momento, casi al mismo tiempo que las personas comenzaron a mudarse a […]
    Pablo Javier Piacente
  • Dos monstruosas ondas de choque, más grandes que la Vía Láctea, se propagan por el espacio 25 febrero, 2022
    Una gigantesca colisión de dos cúmulos de galaxias estremeció al Universo hace 1.000 millones de años: produjo un par de ondas de choque de proporciones descomunales, que en la actualidad brillan intensamente en longitudes de onda de radio, abarcando un espacio sesenta veces superior al diámetro estimado de 100.000 años luz de la Vía Láctea. […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los dinosaurios murieron en primavera 25 febrero, 2022
    La extinción de los dinosaurios ocurrió en la primavera de hace 66 millones de años, lo que explica por qué muchas aves y mamíferos sobrevivieron al impacto de un asteroide de 10 kilómetros de ancho que resultó demoledor para la vida en todo el planeta.
    InsideScience/T21
  • Neuronas y dendritas especializadas desarrollan la matemática cerebral 25 febrero, 2022
    Dos investigaciones diferentes han desvelado la importancia de las matemáticas para el cerebro: no solo tiene neuronas especializadas en sumar y restar, sino también dendritas que realizan cálculos complejos para procesar la información sensorial.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Descubren en Inglaterra una “cápsula del tiempo” de la Edad de Hierro 24 febrero, 2022
    Una “cápsula del tiempo” descubierta en el noroeste de Inglaterra es el registro más completo de la vida de la Edad del Hierro jamás recuperado: diez casas circulares y más de 5.000 artefactos, que datan del año 800 antes de Cristo, permitirán entender por primera vez y en profundidad las prácticas culturales y rituales de […]
    Pablo Javier Piacente
  • Revolucionario descubrimiento sobre una misteriosa y rápida señal de radio 24 febrero, 2022
    Una investigación ha descubierto que una serie de ráfagas de radio rápidas (FRB) detectadas el año pasado no solo se ubican mucho más cerca de nosotros de lo que pensábamos, sino que además aparecen en un cúmulo globular, un grupo de estrellas muy antiguas, algo totalmente inesperado y revolucionario para los astrónomos.
    Pablo Javier Piacente
  • Los metamateriales pueden resolver ecuaciones a la velocidad de la luz 24 febrero, 2022
    La computación analógica basada en interacciones de ondas electromagnéticas con metamateriales ha hecho posible el diseño de un ordenador analógico óptico y compacto que puede resolver ecuaciones diferenciales casi al instante.
    N+1/T21
  • La criptografía cuántica funciona también a través del aire urbano 24 febrero, 2022
    Físicos rusos han probado con éxito la criptografía cuántica por el aire en un entorno urbano: combinaron equipos de seguridad de la información cuántica con tecnología de transmisión de datos por láser y evaluaron la influencia de las condiciones climáticas en la calidad de su sincronización.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Integran una neurona orgánica artificial en una planta viva 23 febrero, 2022
    Una neurona artificial confeccionada con transistores electroquímicos orgánicos es capaz de integrarse a una planta carnívora y crear sinapsis artificiales: a través de este circuito neuronal, puede “engañar” al vegetal y hacer que sus hojas se cierren, sin que ninguna presa esté lista para ser devorada. 
    Pablo Javier Piacente