Un nuevo sistema desarrollado por
investigadores de la UCLA podría hacer más fácil y menos costoso diagnosticar
enfermedades crónicas, particularmente en áreas remotas sin equipo de
laboratorio costoso.
La tecnología utiliza un hardware óptico
extremadamente simple y un microscopio sin lente, así como sofisticados
algoritmos que ayudan a reconstruir las imágenes
de muestras de tejido. Podría hacer que las pruebas
diagnósticas necesarias estuvieran disponibles y asequibles para las personas
de países en desarrollo y áreas remotas que carecen del costoso
equipo de laboratorio actualmente utilizado para realizar biopsias de tejidos.
El sistema para hacer transparentes las
muestras biológicas, también conocido como "limpieza de tejidos", y
luego imaginarlas usando un microscopio sin lente, se describe en un artículo
publicado hoy en Science Advances , una revista de la
Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.
Fue desarrollado por un equipo liderado
por Aydogan Ozcan, el Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UCLA
y Bioingeniería y director asociado del Instituto NanoSistemas de
California; Y Rajan Kulkarni, profesor asistente de medicina y dermatología
en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA, y miembro de la CNSI.
La biopsia de tejido se considera
ampliamente el patrón oro para la detección de enfermedades como el cáncer y
las condiciones inflamatorias. Pero la prueba es relativamente costosa y
compleja, y requiere el uso de instalaciones sofisticadas, un desafío serio en
las regiones con recursos limitados.
En una biopsia estándar, el tejido se
corta en rodajas finas, alrededor de una décima parte del grosor de un cabello
humano y se tiñe con colorantes, de modo que los profesionales médicos pueden
utilizar un microscopio para detectar anormalidades y células enfermas. Un
desafío de ese enfoque más allá del tiempo y el costo involucrados es que sólo
un pequeño número de muestras de tejido se pueden analizar a la vez.
"Aunque los avances tecnológicos
han permitido a los médicos acceder de forma remota a los datos médicos para
realizar diagnósticos, todavía hay una necesidad urgente de un medio fiable y
barato para la detección e identificación de enfermedades particularmente en
contextos de bajos recursos para patología, investigación biomédica y
aplicaciones relacionadas, "Dijo Ozcan.
Los investigadores prepararon muestras
de tejido utilizando una técnica llamada Clarity, que hace que el tejido
transparente, o "limpia", mediante un proceso químico que elimina la
grasa y deja atrás las proteínas y el ADN. El método requiere típicamente
tintes fluorescentes, que pueden ser costosos, para teñir las muestras de
tejido, pero un inconveniente de esos tintes es que la tinción tiende a
degradarse con el tiempo, haciendo más difícil para los científicos reunir
información de la misma.
En cambio, los investigadores de la UCLA
utilizaron colorantes que absorben la luz y que, según Kulkarni, pueden usarse
con herramientas de microscopía regulares sin pérdida de señal notable con el
tiempo.
Y en lugar de utilizar una máquina que
normalmente se utiliza para las pruebas de biopsia (un microscopio tradicional
puede costar más de $ 50.000), los científicos de la UCLA desarrollaron un
nuevo dispositivo de componentes que colectivamente cuestan sólo unos pocos
cientos de dólares: un microscopio holográfico libre de lentes que es capaz De
producir imágenes en 3-D con una décima parte de los datos de imagen que los
microscopios ópticos de escaneado convencionales necesitan hacer lo
mismo.
El método UCLA también permitió a los
científicos utilizar muestras de tejido de 0,2 milímetros de espesor, más de 20
veces más gruesas que una muestra típica, un beneficio crítico del
nuevo sistema porque producir rebanadas de tejido fino es difícil sin equipo
sofisticado. Esto también permite a los científicos estudiar un mayor
volumen de muestra, lo que podría ayudarles a detectar anomalías antes de lo
que de otra manera.
He aquí cómo funciona la prueba:
Primero, el tejido despejado se coloca en un pequeño contenedor en un chip de
silicio que contiene millones de detectores fotográficos, el mismo tipo de chip
que se encuentra en las cámaras de teléfonos móviles. Cuando se enciende
la luz en la muestra de tejido, las sombras de baja resolución de la
muestra de tejido caen sobre el chip. Esas sombras, creadas por la
interferencia de la luz dispersada por la muestra, forman hologramas de la
muestra de tejido.
A continuación, los investigadores
mejoran la resolución y permiten la imagen en 3-D desplazando la muestra
relativa al sensor de imagen y capturando la misma sombra holográfica,
permitiéndoles visualizar digitalmente diferentes secciones transversales o cortes
digitales de la muestra de tejido.
"A través de la computación y los
algoritmos, hemos convertido una imagen estándar de 10 megapíxeles, como los
que se utilizan comúnmente en teléfonos móviles, en un microscopio de pocos
cientos de megapíxeles que puede imagen digital a través de diferentes cortes
de una muestra de tejido grueso", dijo Yibo Zhang, Primer autor del
estudio y un estudiante graduado en el laboratorio de Ozcan.
Otros miembros del equipo de
investigación fueron Sam Yang, Hongda Wang, Da Teng y Yair Rivenson, todos del
Grupo de Investigación Ozcan; Y Yoonjung Shun, Kevin Sung y Harrison
Chen del laboratorio de Kulkarni.
0 comentarios:
Publicar un comentario