Sistema compacto de imágenes Raman detecta señales tumorales sutiles

El diagnóstico preciso del cáncer a menudo depende de una tinción tisular laboriosa y de una revisión patológica experta, lo que puede retrasar los resultados y limitar el acceso a la detección rápida. Estos métodos convencionales también dificultan la obtención de imágenes moleculares fuera de laboratorios especializados. Detectar cambios moleculares relacionados con el cáncer de forma más temprana y eficiente sigue siendo un gran reto en la atención clínica. Los investigadores han demostrado un enfoque de imagen compacto que puede distinguir rápidamente el tejido tumoral del tejido sano mediante la detección de señales moleculares extremadamente débiles.

Investigadores del Instituto de Ciencias e Ingeniería Cuantitativa de la Salud de la Universidad Estatal de Michigan (IQ, East Lansing, MI, EUA) han diseñado un sistema compacto de imágenes Raman capaz de detectar señales muy débiles de nanopartículas de dispersión Raman mejoradas superficialmente que se unen a marcadores tumorales. El sistema combina un láser de fuente de barrido, que varía la longitud de onda durante el escaneo, con un detector monofotónico de nanocables superconductores. Esta arquitectura mejora la eficiencia de captación de luz, reduce el ruido y facilita la miniaturización futura para uso clínico.

Imagen: el sensible sistema de imágenes Raman puede detectar señales muy débiles de nanopartículas SERS que se unen a marcadores tumorales (fotografía cortesía de Zhen Qiu/Universidad Estatal de Michigan)

Los investigadores validaron el sistema comparando su rendimiento con el de una plataforma comercial de imágenes Raman. La nueva configuración detectó señales Raman aproximadamente cuatro veces más débiles que las medibles con los sistemas existentes. Los experimentos demostraron que el detector podía identificar señales con fiabilidad a concentraciones femtomolares. El estudio que describe el sistema y su validación se publicó en Optica.

Para evaluar la relevancia biológica, el equipo probó nanopartículas recubiertas con ácido hialurónico, que se dirige a las proteínas CD44 comúnmente expresadas en células tumorales. Se realizaron experimentos de imagenología en células de cáncer de mama cultivadas, modelos tumorales de ratón y tejidos sanos. Se observaron señales Raman intensas de forma consistente en las muestras tumorales, mientras que en el tejido sano se observó una señal de fondo mínima. Estos resultados demostraron un claro contraste entre el tumor y lo normal.

El sistema podría servir como una herramienta de cribado rápido para facilitar la detección temprana del cáncer, mejorar la precisión de las biopsias y facilitar la toma de decisiones intraoperatorias. Su diseño compacto, acoplado a fibra, podría permitir el uso de dispositivos de imagen molecular portátiles o de cabecera. Los trabajos futuros se centrarán en aumentar la velocidad de obtención de imágenes, ampliar la validación entre los distintos tipos de cáncer y permitir la detección multiplexada de múltiples biomarcadores. Estos avances podrían ayudar a reducir los retrasos en el diagnóstico y facilitar un seguimiento menos invasivo de la progresión de la enfermedad.

“Esta tecnología podría, con el tiempo, permitir el desarrollo de dispositivos portátiles o intraoperatorios que permitan a los médicos detectar cánceres en etapas tempranas, mejorar la precisión de las biopsias y monitorear la progresión de la enfermedad mediante pruebas menos invasivas”, afirmó Zhen Qiu, líder del equipo de investigación. “En última instancia, estos avances podrían mejorar los resultados de los pacientes y reducir los retrasos en el diagnóstico, acelerando el proceso desde la detección hasta el tratamiento”.

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IQ de la Universidad Estatal de Michigan