Los procesos clave en el cuerpo están controlados por la concentración de calcio en y alrededor de las células. Un equipo de la Universidad Técnica de Munich TUM y el Helmholtz Zentrum München han desarrollado la primera molécula sensor que es capaz de visualizar el calcio en animales vivoscon la ayuda de una técnica de imagen libre de radiación conocida como optoacústica. El método no requiere que las células se modifiquen genéticamente y no implica exposición a la radiación.
El calcio es un mensajero importante en el cuerpo. En las células nerviosas, por ejemplo, los iones de calcio determinan si las señales se transmiten a otras células nerviosas. Y si un músculo se contrae o se relaja depende de la concentración de calcio en las células musculares.también es cierto para el músculo más vital de nuestro cuerpo: el corazón.
"Debido a que el calcio juega un papel tan importante en los órganos esenciales como el corazón y el cerebro, sería interesante poder observar cómo las concentraciones de calcio cambian profundamente dentro de los tejidos vivos y de esta manera mejorar nuestra comprensión de los procesos de la enfermedad. Nuestrola molécula sensor es un pequeño primer paso en esta dirección ", dice Gil Gregor Westmeyer, jefe del estudio y profesor de imágenes moleculares en TUM y líder del grupo de investigación en Helmholtz Zentrum München. En el estudio, que se publicó en el Revista de la Sociedad Americana de Química también participó el profesor Thorsten Bach del Departamento de Química de TUM. Los investigadores ya han probado su molécula en el tejido cardíaco y el cerebro de las larvas de pez cebra vivientes.
También es posible realizar mediciones de calcio en tejido profundo
El sensor se puede medir utilizando un método de imagen no invasivo relativamente nuevo conocido como optoacústica, que lo hace adecuado para su uso en animales vivos y, más tarde, posiblemente también en humanos. El método se basa en la tecnología de ultrasonido, que es inofensivopara humanos y no usa radiación. Los pulsos láser calientan la molécula del sensor de fotoabsorción en el tejido. Esto hace que la molécula se expanda brevemente, lo que genera la generación de señales de ultrasonido. Las señales son luego detectadas por detectores de ultrasonido y se traducen en imágenes tridimensionales.
A medida que la luz pasa a través del tejido, se dispersa. Por esta razón, las imágenes bajo un microscopio óptico se vuelven borrosas a profundidades de menos de un milímetro. Esto resalta otra ventaja de la optoacústica: el ultrasonido sufre muy poca dispersión, produciendo imágenes nítidas incluso a profundidadesde varios centímetros. Esto es particularmente útil para examinar el cerebro, porque los métodos existentes solo penetran unos pocos milímetros debajo de la superficie del cerebro. Pero el cerebro tiene una estructura tridimensional tan compleja con varias áreas funcionales que la superficie solo forma una pequeña partePor lo tanto, los investigadores apuntan a utilizar el nuevo sensor para medir los cambios de calcio en el interior del tejido vivo. Ya han logrado resultados en los cerebros de las larvas de pez cebra.
no tóxico y sin radiación
Además, los científicos han diseñado la molécula del sensor para que sea fácilmente absorbida por las células vivas. Además, es inofensiva para los tejidos y funciona en función de un cambio de color: tan pronto como el sensor se une al calcio, su color cambia.a su vez cambia la señal optoacústica inducida por la luz.
Muchos métodos de imágenes para visualizar los cambios de calcio que están disponibles actualmente requieren células genéticamente modificadas. Están programadas, por ejemplo, para fluorescer siempre que cambie la concentración de calcio en la célula. El problema con esto, por supuesto, es que no es posiblepara llevar a cabo tales intervenciones genéticas en humanos.
El nuevo sensor supera esta limitación, dicen los científicos. En el futuro, los investigadores planean refinar aún más las propiedades de la molécula, permitiendo que las señales del sensor se midan en capas de tejido aún más profundas. Para este fin, el equipo encabezado porGil Gregor Westmeyer debe generar más variantes de la molécula que absorban la luz de una longitud de onda más larga de lo que el ojo humano no puede percibir.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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