Los investigadores de la Universidad de Texas en Dallas han desarrollado un método prometedor para estimular de forma remota la actividad en las regiones profundas del cerebro, mejorando la comprensión de cómo actúan las moléculas en el cerebro y allanando el camino para mejores tratamientos y terapias contra el cáncer para otras enfermedades.
El enfoque se basa en la poderosa combinación de nanopartículas de oro y láseres, que también desempeña un papel fundamental en otro proyecto de investigación de UT Dallas destinado a desarrollar una prueba de diagnóstico rápido para la influenza y, posiblemente, el virus COVID-19.
Oro para Neuromodulación
La luz es una herramienta importante para modular los sistemas biológicos, pero la absorción y la dispersión en los tejidos biológicos limitan significativamente su penetración. El sistema desarrollado por investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Erik Jonsson y la Escuela de Ciencias del Comportamiento y del Cerebro empaqueta moléculas dentroCápsulas microscópicas recubiertas de oro, o nanovesículas, que pueden ser muy sensibles a la luz infrarroja cercana.
El sistema podría resolver desafíos en el tratamiento de enfermedades, como garantizar que se administre la medicación a los tumores difíciles de alcanzar en las regiones cerebrales profundas mientras se reduce el daño al tejido sano. Usando ese ejemplo, las nanovesículas y su carga se inyectan en el cerebroLos láseres externos de infrarrojo cercano que penetran en el tejido hacen que las cápsulas se abran y liberen el medicamento. Los investigadores describen el enfoque y los resultados de las pruebas en un modelo animal en un artículo publicado en línea en la revista de química Angewandte Chemie .
"Nuestro sistema convierte la luz en una onda mecánica que sacude la vesícula", dijo el Dr. Zhenpeng Qin, profesor asistente de ingeniería mecánica en UT Dallas y autor correspondiente del estudio.
Otros investigadores han utilizado la luz infrarroja cercana para desencadenar nanopartículas que transportan drogas, como los liposomas de fosfolípidos, que liberan su carga cuando se calientan con el láser, pero el enfoque de Qin con nanovesículas recubiertas de oro usa aproximadamente 40 veces menos energía del láser.
En pruebas en modelos animales, Qin y sus colegas descubrieron que la luz infrarroja cercana penetraba 4 milímetros en el cerebro, lo cual era suficiente para alcanzar la mayoría de las regiones cerebrales objetivo. Qin dijo que anticipa que el láser penetra lo suficiente como para alcanzar objetivos profundosEl cerebro roedor que ayudará a responder preguntas importantes en la neuromodulación.
"Queremos mejorar la sensibilidad de las pruebas para que los médicos puedan emitir un juicio justo en frente del paciente, para poder decir si lo tiene o no".
Si bien el sistema de nanovesículas debe someterse a un mayor desarrollo y pruebas antes de que pueda usarse en la atención clínica, Qin dijo que el enfoque podría aplicarse a los trastornos neurológicos u otros tipos de cáncer. Dr. Hejian Xiong, investigador asociado en el laboratorio y coautor de Qindel artículo de la revista, recibió una nueva beca posdoctoral del Centro de Investigación de Fosfolípidos en Alemania para estudiar el uso de nanovesículas recubiertas de oro y láseres ultra cortos de infrarrojo cercano para atacar y aliviar el dolor en pacientes después de la cirugía. El proyecto tiene como objetivo proporcionar unSistema de control del dolor ajustable que podría reducir la necesidad de opioides.
Pruebas de enfermedades infecciosas
En un proyecto de investigación separado, Qin recibió recientemente una subvención de $ 293,000 de los Programas de Investigación Médica Dirigidos por el Congreso para desarrollar una prueba rápida, precisa y menos costosa para enfermedades infecciosas, incluida la influenza, que podría llevarse a cabo en los consultorios médicos. El principio de pruebatambién podría aplicarse para diagnosticar COVID-19.
Si bien muchos médicos realizan pruebas rápidas de gripe en el sitio, las pruebas pueden pasar por alto la influenza en 30% a 50% de los casos, según los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades. Las muestras deben enviarse a un laboratorio para un diagnóstico preciso, que puedetomar días
"Queremos mejorar la sensibilidad de las pruebas para que los médicos puedan emitir un juicio justo en frente del paciente, para poder decir si lo tienes o no", dijo Qin.
En el método de prueba, las nanopartículas de oro se unen a las moléculas de anticuerpos que pueden reconocer y unirse a las moléculas de proteínas que se encuentran en la superficie de los virus. Los investigadores aplican pulsos láser cortos para activar las nanopartículas para generar burbujas a nanoescala o nanoburbujas. La acumulación denanobubbles señala la presencia de un virus.
"Al usar la óptica para detectar y contar las nanoburbujas, podemos detectar de manera sensible y rápida la presencia de virus respiratorios específicos", dijo Qin.
Una de las ventajas del enfoque es que no requeriría una preparación extensa de la muestra, dijo Qin. El método podría ayudar a los médicos a diagnosticar virus mucho más rápido y reducir los costos de atención médica al eliminar la necesidad de costosas visitas al laboratorio. El enfoque podría usarsepara detectar un solo virus o múltiples virus.
En última instancia, los investigadores prevén que la prueba se use ampliamente en hospitales y clínicas que no tienen laboratorios; sin embargo, el método de diagnóstico deberá probarse más antes de que pueda estar ampliamente disponible.
El grupo de Qin no está trabajando con el coronavirus vivo, solo con genes virales, proteínas y anticuerpos. Qin ha obtenido previamente tales muestras de pacientes para su investigación sobre el virus sincitial respiratorio y la gripe.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Dallas . Original escrito por Kim Horner. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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