Supernanopartículas para diagnosis cardiovascular

Proceso que lleva a la fabricación de supernanopartículas gracias al uso de pulsos láser ultra-rápidos. Imagen de fluorescencia obtenida de la aorta femoral de un ratón tras la administración de una dosis ultra-baja de supernanopartículas / UAM

Un equipo internacional liderado desde la Universidad Autónoma de Madrid ha fabricado por primera vez nanopartículas infrarrojas superbrillantes que permitirán el desarrollo de nuevas técnicas de diagnosis por imagen, rápidas, seguras y baratas. El potencial de estos resultados, descritos en Nature Communications, ha sido demostrado en modelos animales para obtener imágenes del sistema cardiovascular.

 

UAM / Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad Complutense de Madrid y la University of Herriot Watt (Escocia) han utilizado por primera vez láseres ultrarápidos para fabricar nanopartículas infrarrojas superbrillantes. Experimentos con animales han demostrado el gran potencial de estas sondas para la obtención de imágenes del sistema cardiovascular sin necesidad de utilizar radiación ionizante y requiriendo el uso de agentes de contraste en dosis ultra-bajas.

El equipo ha logrado mejorar el rendimiento de nanopartículas luminiscentes mediante su irradiación con laseres ultrarápidos y ultraintensos

El equipo ha logrado mejorar el rendimiento de nanopartículas luminiscentes mediante su irradiación con laseres ultrarápidos y ultraintensos. Estos láseres producen reacciones químicas muy rápidas (en el orden de 10-13 segundos), las cuales crean una capa nanométrica protectora alrededor de la nanopartícula que aumenta más de dos órdenes de magnitud su intensidad luminiscente.

Las nanopartículas obtenidas son tan brillantes que pueden ser excitadas en el interior del cuerpo con lámparas de baja intensidad y detectar su luminiscencia con cámaras sencillas. “Estas nanopartículas absorben y emiten luz en el infrarrojo, donde los tejidos humanos son parcialmente transparentes, permitiendo el paso de luz”, explica Daniel Jaque García, del Fluorescence Imaging Group de la UAM, y director del trabajo junto con el Profesor Jorge Rubio de la UCM.

Los resultados permitirán el desarrollo de nueva técnica de diagnosis por imagen, con sondas no tóxicas y sin radiación

Los resultados, publicados esta semana en Nature Communications, permitirán el desarrollo de nueva técnica de diagnosis por imagen, con sondas no tóxicas y sin radiación ionizante ni dañina (como ocurre cuando se utilizan rayos X para la obtención de imágenes del sistema cardiovascular). Además, abren la puerta al desarrollo de nuevas tecnologías de imagen rápidas, de alto contraste y baratas.

Para la síntesis de las nanopartículas los investigadores combinaron técnicas convencionales de síntesis química con reactores que emplean láseres ultrarrápidos. “Empleamos técnicas convencionales de nanocaracterización y diseñamos experimentos animales para demostrar su gran potencial como sondas cardiovasculares”, detallan los investigadores.

Como parte de estos experimentos, el equipo logró obtener imágenes de alta resolución del sistema cardiovascular utilizando dosis de iluminación muy bajas, demostrando, además, que se trata de técnica totalmente segura y sin ningún signo de toxicidad.

Referencia bibliográfica: 
Harrisson D., Santos, A., Zabala, I., Shen, Y., Lifante, J., Ximendes, E., Laurenti, M., Mendez-Gonzalez, D., Melle, S., Calderon, O.G., Lopez Cabarcos, E., Fernandez, N., Chaves-Coira, I., Lucena-Agell, D., Monge, L., Mackenzie, M.D., Marques-Hueso, J., Jones, C.M.S., Jacinto, C., del Rosal, B., Kar, A.A., Rubio Retama, J., Jaque D. 2020. Ultrafast photochemistry produces superbright short-wave infrared dots for low-dose in vivo imaging. Nature Communications. doi: 10.1038/s41467-020-16333-2

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