La humilde tinta en la aguja de un tatuador podría ser la clave para mejorar la detección del cáncer, gracias a una nueva investigación del Departamento de Ingeniería Biomédica de USC Viterbi.
Profesora asistente de WiSE Gabilan en el departamento con un laboratorio en el Centro Michelson de Biociencia Convergente de la USC, Cristina Zavaleta y su equipo desarrollaron recientemente nuevos agentes de contraste de imágenes utilizando tintes comunes como tinta para tatuajes y tintes para alimentos. Cuando estos tintes se adhieren a nanopartículas, pueden iluminar los cánceres, lo que permite a los profesionales médicos diferenciar mejor entre las células cancerosas y las células adyacentes normales. El trabajo se ha publicado en Ciencia de biomateriales .
La detección temprana es crucial para que los pacientes obtengan los mejores resultados posibles del cáncer; una enfermedad que afectará a más del 38% de los estadounidenses en algún momento de su vida.
Sin embargo, la detección es un desafío sin buenos agentes de diagnóstico por imágenes; materiales de contraste que, cuando se inyectan en los pacientes, permiten que las imágenes como la resonancia magnética y la tomografía computarizada funcionen con mejor sensibilidad y especificidad, lo que permite a los profesionales médicos diagnosticar con precisión y a los cirujanos identificar lamárgenes exactos de los tumores.
"Por ejemplo, si el problema es cáncer de colon, esto se detecta mediante endoscopia", dijo Zavaleta. "Pero un endoscopio es literalmente solo una linterna en el extremo de un palito, por lo que solo brindará información sobre la estructura delcolon: puede ver un pólipo y saber que debe tomar una biopsia ".
"Pero si pudiéramos proporcionar herramientas de imágenes para ayudar a los médicos a determinar si ese pólipo en particular es canceroso o simplemente benigno, tal vez ni siquiera necesiten tomarlo", dijo.
Las nanopartículas iluminadas se mueven a través de un vaso sanguíneo para encontrar el cáncer. Los tintes colorantes se incorporaron en las nanopartículas para permitir un contraste de imágenes más sensible al identificar células cancerosas.
Para lograr esto, el equipo ha descubierto una fuente única de agentes de contraste óptico a partir de los tintes y pigmentos colorantes domésticos que encontramos habitualmente. Estas "tintas ópticas" se pueden unir a nanopartículas dirigidas al cáncer para mejorar la detección y localización del cáncer.
Los tintes y pigmentos se descubrieron a partir de agentes colorantes comunes que ya cuentan con la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. FDA, por sus siglas en inglés, lo que el equipo espera que permita su implementación más fácil y segura en la práctica de imágenes.
Para Zavaleta, la inspiración llegó en un lugar inusual: una clase de animación con artistas de Pixar en Emeryville, California, el hogar del famoso estudio. Zavaleta, que disfruta del arte y la animación entre sus pasatiempos, dijo que estaba intrigada por las tintas ypinturas que los artistas llevaron a clase.
"Estaba pensando en cómo estas pinturas de pigmento realmente alto, como las acuarelas gouache, eran brillantes de una manera que no había visto antes, y me preguntaba si tenían propiedades ópticas interesantes", dijo Zavaleta.
La idea la llevó al artista del tatuaje en las cercanías de San Francisco, Adam Sky, otro artesano que trabaja con tintes brillantes.
"Recuerdo que traje una placa de 96 pocillos y él roció tinta de tatuaje en cada uno de los pozos", dijo Zavaleta. "Luego llevé las tintas a nuestro escáner Raman que se usa para detectar con sensibilidad nuestras nanopartículas dirigidas a tumores y descubríestas huellas digitales espectrales realmente asombrosas que podríamos usar para codificar nuestras nanopartículas. Fue genial. "
Uno de los desafíos de seguridad de la obtención de imágenes mediante nanopartículas es que, a menudo, estas nanopartículas pueden tener una retención prolongada en órganos como el hígado y el bazo, que son responsables de tratar de descomponer la nanopartícula. Debido a estos problemas de seguridad, es crucialconsiderar nanomateriales biodegradables. Actualmente, existe una cantidad limitada de agentes de contraste óptico aprobados para uso clínico.
Con esto en mente, el equipo de Zavaleta consideró colorantes alimentarios comunes que podrían usarse para decorar las nanopartículas, como los colorantes que se encuentran en caramelos coloridos como Skittles y M & Ms. Estos productos alimenticios de colores brillantes que los humanos consumen habitualmente han sido considerados por la FDAcomo seguro para el consumo humano.
"Pensamos, echemos un vistazo a algunos de los tintes para alimentos, cosméticos y medicamentos aprobados por la FDA que existen y veamos qué propiedades ópticas hay entre esos tintes", dijo Zavaleta. "Y ahí es donde terminamos encontrando que muchos de estosLos tintes aprobados por la FDA tienen propiedades ópticas interesantes que podríamos aprovechar para obtener imágenes ".
El equipo ha desarrollado una nanopartícula que transportará estos agentes de imágenes altamente pigmentados como una "carga útil". Zavaleta dijo que las partículas son de un tamaño específico que les permite penetrar pasivamente en las áreas tumorales, pero también se pueden retener debido a su tamaño..
La mayoría de los agentes de contraste para imágenes que se utilizan en la clínica hoy en día son tintes de moléculas pequeñas.
"Con moléculas pequeñas, es posible que pueda verlas acumularse en las áreas tumorales inicialmente, pero tendría que ser rápido antes de que terminen dejando el área del tumor para ser excretadas", dijo Zavaleta. "Nuestras nanopartículas resultan serlo suficientemente pequeño como para filtrarse, pero al mismo tiempo lo suficientemente grande como para ser retenido en el tumor, y eso es lo que llamamos el efecto de retención y permeabilidad mejorada ".
La nanopartícula también se puede "decorar" con una carga útil mayor del tinte que los agentes de formación de imágenes de moléculas pequeñas anteriores, lo que el equipo ha demostrado bajo imágenes de fluorescencia conduce a una señal más brillante y una localización significativa de las nanopartículas en los tumores.
"Si encapsula un montón de tintes en una nanopartícula, podrá verlo mejor porque va a ser más brillante", dijo Zavaleta. "Es como usar un paquete de tintes en lugar de uno solocolorante."
La investigación fue coautora de Helen Salinas, Dominie Miyasato, Olga Eremina, Rodolfo Perez, Karen Gonzalez, Alexander Czaja, Sean Burkitt, Arjun Aron, Augusta Fernando, Lauro Ojeda, Kimberly Larson, Ahmed Mohamed y Jos Campbell de USC ViterbiDepartamento de Ingeniería Biomédica.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=dP6kg60RMck&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Original escrito por Greta Harrison. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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