Dispositivo portátil podría analizar propiedad física de agresividad tumoral

Se está ensayando un nuevo dispositivo sensor polarimétrico que mide el estrés de las fibras, el cual ha sido desarrollado para el análisis biomimético y visco-elástico de los materiales, como parte del campo emergente de la oncología física, para medir el módulo de Young, una medida relacionada con la elasticidad y vinculada recientemente con la agresividad de los tumores cancerosos.

Ingenieros de la Escuela Viterbi de Ingeniería de la Universidad del Sur de California (Los Ángeles, CA, EUA) desarrollaron el dispositivo y en las pruebas preliminares encontraron que los tumores más agresivos son generalmente más rígidos, una relación compleja que requiere más estudio. El dispositivo en sí es un paso importante en el desafío de desarrollar métodos no destructivos para caracterizar las propiedades físicas de los materiales biológicos, y será adecuado para una amplia variedad de aplicaciones. Se trata de un dispositivo de análisis de materiales a base totalmente de fibra óptica basado en la polarimetría-óptica que es diferente de los sistemas polarimétricos anteriores, que dependen de los componentes en el espacio libre.


“El dispositivo deja la muestra completamente intacta, lo que les permite a los investigadores seguir realizando otras pruebas en ella”, dijo Mark Harrison, estudiante de postgrado de ingeniería en la USC. Los detectores anteriores precisan de una alineación que requiere de mucho tiempo y son altamente sensibles a las vibraciones del medio ambiente. Para resolver estos problemas, el nuevo dispositivo utiliza fibra óptica, copiando a las telecomunicaciones. El sistema añade fuerza sobre una muestra en la parte superior de la fibra óptica, cambiando la polarización del láser, en el interior, de una manera predecible que permite el cálculo del módulo de Young.

“Los instrumentos capaces de medir el módulo de Young de un material ya existían, pero son grandes y requieren calibración cada vez que se mueven”, dijo Andrea Armani, profesor asociado ingeniería en la USC. “Nuestro dispositivo podría ser llevado de una habitación del hospital a otra y no necesita un ingeniero para hacerlo funcionar”.

El Prof. Armani se inspiró después de una conversación con su colega, David Agus, profesor de medicina e ingeniería de la USC, quien le dijo que el módulo de Young ha sido relacionado con la agresividad del tumor, pero le faltaba un dispositivo fácil de usar para probar este tipo de medición. “Este avance del Prof. Armani es muy emocionante, ya que ahora tenemos una nueva dimensión de un tumor para medir. Estamos estudiando el papel del módulo de Young junto con el Prof. Armani para ayudar a personalizar y mejorar el cuidado de los pacientes con cáncer”, dijo el profesor Agus.

Además de evaluar el papel del dispositivo en un entorno clínico, hay también un creciente interés en un nivel más fundamental: la comprensión de cómo los diferentes tipos de tumores están relacionados con sus propiedades mecánicas. El énfasis sobre todo ha sido colocado en la composición química de los tumores de manera que las pruebas actuales para investigar la naturaleza de los tumores cancerosos se centran en el maquillaje químico: una característica importante para entender, pero sólo una parte de la imagen completa. “La oncología física representa un método completamente nuevo para hacer frente al problema del cáncer. Tiene el potencial de proporcionar enormes visiones a medida que los científicos de todo el mundo tratan de entender, tratar, y en última instancia, prevenir el cáncer en los seres humanos”, dijo Peter Kuhn, profesor de la USC, quien ayudó lanzar una nueva revista, revisada por pares, sobre oncología física.

"Teniendo en cuenta lo seguro, estable y exacto que es este instrumento, podría desempeñar un papel fundamental en los esfuerzos tanto diagnósticos como de investigación”, dijo el profesor Armani. El equipo trabajará junto con el Prof. Agus para ensayarlo en un entorno clínico. También esperan crear una versión más sensible del dispositivo que pueda mapear el módulo de Young en diferentes tumores.

El estudio, realizado por Harrison MC y Armani AM, fue publicado en línea 14 de mayo 2015, en la revista Applied Physics Letters.

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University of Southern California