La nanotecnología agudiza la imagen molecular de los tejidos
Las tecnologías de imagen médica, como los ultrasonidos y la resonancia magnética, han transformado el diagnóstico, pero cuando se trata de visualizar células individuales en el interior de los tejidos, no ofrecen la claridad deseada. Una de las razones es el «ruido» de señal generado por células cercanas dentro de una muestra que esencialmente dan la misma intensidad de señal. Para evitarlo, los científicos han desarrollado agentes de contraste que marcan zonas de tejido específicas. Sin embargo, incluso en ese caso, es difícil que las señales procedentes de células individuales destaquen en un entorno biológico saturado.
Un agente de contraste conmutable
El proyecto SWIMMOT(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, ha desarrollado un novedoso agente de contraste que se puede activar y desactivar durante la obtención de imágenes ópticas para eliminar el ruido de fondo. «En SWIMMOT hemos dado un paso más y hemos desarrollado un agente de contraste que puede activarse y desactivarse a voluntad», explica Stefan Schrittwieser, coordinador del proyecto. «Al sustraer la imagen desactivada de la imagen activada, lo que queda es una señal clara del agente de contraste sin interferencias del tejido circundante». El núcleo de esta innovación es una nanopartícula especialmente diseñada: un nanorod(se abrirá en una nueva ventana) de cobalto y oro recubierta de un polímero biocompatible marcado con un anticuerpo de tal forma que sus dianas sean células específicas. Esos nanorods son sensibles a los campos magnéticos, que controlan su orientación. Cuando se alinean en paralelo a una fuente de luz polarizada, absorben y dispersan la luz, produciendo una señal visible. Sin embargo, cuando se orientan de forma perpendicular, se vuelven prácticamente invisibles para el sistema de imagen. Este comportamiento conmutable permite a los científicos capturar dos imágenes: una con señal y otra sin ella y sustraerlas digitalmente, eliminando así el fondo.
Validación «in vivo»
El agente de contraste se probó tanto «in vitro» en cultivos celulares como «in vivo» en modelos de pez cebra, sin que se observara toxicidad en las concentraciones de imagen utilizadas. Se inyectaron nanorods en los animales y los investigadores capturaron imágenes pareadas que mostraban zonas de acumulación del agente de contraste que, de lo contrario, quedarían enmascaradas por el tejido circundante. «El logro más significativo fue demostrar que este principio de imagen funciona en un organismo vivo», afirma Schrittwieser. «Los cinco socios del proyecto han contribuido a este hito con sus respectivos conocimientos», añade.
Una plataforma de doble modalidad
El equipo de SWIMMOT también destaca por la integración de dos tecnologías de imagen complementarias, imagen fotoacústica(se abrirá en una nueva ventana) y tomografía de coherencia óptica(se abrirá en una nueva ventana). Ambas ofrecen una visualización de tejidos profundos de alta resolución, pero se basan en principios físicos diferentes. En el sistema SWIMMOT, ambas modalidades se mejoran con unidades de control magnético que sincronizan la conmutación del contraste a lo largo del proceso de obtención de imágenes. El enfoque multimodal aumenta tanto la profundidad como la precisión de las imágenes celulares. Por lo tanto, es adecuado para aplicaciones como la investigación de la diabetes, donde es deseable la visualización de biomarcadores celulares.
Perspectivas de futuro
Aunque la tecnología SWIMMOT aún no está lista para su implantación clínica, las perspectivas son prometedoras. Las modalidades de imagen utilizadas ya se emplean en los hospitales, y los campos magnéticos implicados son bajos y se consideran seguros. El principal reto sigue siendo ampliar la escala y garantizar la biocompatibilidad del agente de contraste a largo plazo. Para ello, el equipo de SWIMMOT ya se ha asociado con una empresa europea de imágenes fotoacústicas para continuar el desarrollo. «La aplicación de la tecnología en la ciencia fundamental es el escenario más realista en un futuro próximo», concluye Schrittwieser.
