Un novedoso detector de bioimagenología para obtener imágenes de tejidos profundos
Muchas aplicaciones biomédicas se basan en la detección de luz. Sin embargo, los detectores de luz actuales tienen una baja sensibilidad, mucho ruido de fondo y prácticamente no ofrecen resolución temporal. Las tecnologías mejoradas de bioimagenología no solo mejorarán el diagnóstico, sino que también ayudarán a comprender procesos biológicos fundamentales.
Un detector de luz supereficiente
El proyecto SQP, financiado con fondos europeos, desarrolló un detector de partículas de luz individuales, también conocidas como fotones. El dispositivo se basa en una franja de metal que se enfría para que se vuelva superconductora y no tenga resistencia. Una vez que se absorbe un fotón, se muestra una pequeña resistencia que se puede medir. El proceso de detección es muy eficiente y rápido, y supera en eficiencia a cualquier detector monofotónico existente. El consorcio del proyecto SQP llevó a cabo una importante optimización de los componentes y el desarrollo de la tecnología principal para las aplicaciones de bioimagenología. «Nuestra tecnología se puede aplicar en microscopía u otros métodos y técnicas ópticas para obtener imágenes de forma no invasiva de procesos celulares dinámicos en tejidos vivos, como la señalización intracelular», explica Sander Dorenbos, coordinador del proyecto y director general de Single Quantum(se abrirá en una nueva ventana). Entre los ejemplos se encuentra la microscopía de superresolución(se abrirá en una nueva ventana), endoscopios médicos para diagnósticos en tiempo real e imagenología biomédica.
Aplicación en microscopía, espectroscopia y detección de biomarcadores
La imágenes de microscopía óptica de alta resolución han llevado a la definición de estructuras y procesos celulares. Sin embargo, la naturaleza heterogénea de los tejidos limita la resolución microscópica y genera ruido de fondo. En colaboración con la Universidad de Stanford, el consorcio del proyecto SQP aplicó el nuevo detector de luz en un microscopio y realizó varios experimentos de imagenología biomédica en la ventana del infrarrojo cercano II (1 000-1 700 nm). El examen del encéfalo de un múrido vivo(se abrirá en una nueva ventana) con el detector monofotónico permitió una penetración más profunda en el tejido y una menor dispersión de la luz que los detectores de luz existentes. La espectroscopia óptica(se abrirá en una nueva ventana) es otro campo clave en el que se puede aplicar el detector de SQP. Al ser no invasivo y seguro, los espectros de absorción medidos se pueden relacionar con los parámetros fisiológicos como el contenido de sangre y la saturación de oxígeno. La luz se lleva al tejido gracias a una fibra óptica(se abrirá en una nueva ventana) y se dispersa/absorbe según la composición del tejido. La hemoglobina, la oxihemoglobina, el agua y la grasa son los principales componentes que absorben la luz en los tejidos vivos e influyen en el espectro de reflexión medido de forma muy específica. En otras palabras, la espectroscopia óptica puede crear una huella digital del tejido y, por lo tanto, puede proporcionar información en tiempo real sobre los márgenes quirúrgicos durante, por ejemplo, la extirpación de un tumor. El detector de SQP puede mejorar este campo mediante la minimización del ruido de dispersión de la luz y la mejora de la penetración en el tejido. Otra aplicación posible de los detectores de SQP es en el campo de la investigación y el diagnóstico por biomarcadores. Predecir los resultados clínicos a menudo requiere la medición de biomarcadores específicos: indicadores que se correlacionan con ciertos estados biológicos o enfermedades y que incluso pueden proporcionar una descripción general de las respuestas farmacológicas a un tratamiento. «El principal logro del proyecto fue la industrialización de una tecnología que se desarrolló en una universidad», enfatiza Dorenbos. El equipo del proyecto SQP está trabajando para abordar la ampliación de la capacidad productiva necesaria para comercializar los detectores para una gama más amplia de usuarios y aplicaciones. El uso de los detectores de SQP mejorará en gran medida los diagnósticos basados en imagenología óptica y allanará el camino hacia una mejor atención a un menor coste.
