Tecnología de holograma podría diagnosticar el cáncer en zonas desfavorecidas

El sistema crea imágenes tridimensionales de muestras de tejido sin lentes convencionales. /UCLA

La biopsia del tejido se utiliza para detectar 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 regiones con recursos limitados. Pero ahora, un nuevo sistema podría hacer más fácil y menos costoso diagnosticar enfermedades crónicas, particularmente en áreas donde no se cuenta con costosos equipos de laboratorio para realizar biopsias de tejidos.

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. El sistema para hacer transparentes las muestras biológicas, también conocido como limpieza de tejidos, y luego proyectarlas usando un microscopio sin lente, se describe en un artículo publicado en Science Advances y ha sido desarrollado por un equipo de la Universidad de California (UCLA, EE.UU.) y el Instituto NanoSistemas de California.

En una biopsia estándar, el tejido se corta en rodajas finas, de 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. Estos tintes fluorescentes pueden ser costosos, y además, su tinción tiende a degradarse con el tiempo, haciendo más difícil para los científicos reunir información de la misma. Otra desventaja de este método, además del tiempo y el coste involucrados, es que solo un pequeño número de muestras de tejido se pueden analizar a la vez.

Los investigadores prepararon muestras de tejido utilizando una técnica llamada Clarity, que hace el tejido transparente mediante un proceso químico que elimina la grasa y deja atrás las proteínas y el ADN. Utilizaron colorantes que absorben la luz y que, aseguran, 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 (un microscopio tradicional puede costar más de 50.000 dólares), los científicos desarrollaron un nuevo dispositivo de componentes que cuestan solo 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 para hacer lo mismo.

El método de la 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 la producción de rodajas de tejido fino es difícil sin equipo sofisticado. Ello también permite estudiar un mayor volumen de muestra, lo que podría ayudar a detectar anomalías más rápidamente.

Así funciona la prueba

Primero, el tejido se coloca en un pequeño contenedor en un chip de silicio que contiene millones de detectores fotográficos (del mismo tipo de los que se encuentran en las cámaras de teléfonos móviles). Cuando se enciende la luz en la muestra de tejido, las sombras de baja resolución de la muestra se proyectan 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.

Por otro lado, quizá estemos viviendo los últimos tiempos de la biopsia. Este método para detectar tumores, además de doloroso e invasivo, no es preventivo, ya que necesita que exista la sospecha de un tumor. Es por eso que los científicos han estado trabajando en la elaboración de análisis de sangre que pueden hacer lo mismo sin ninguna cirugía, y con la promesa de entregar un diagnóstico mucho antes.

Un nuevo tipo de prueba más amable acaba de ofrecer resultados prometedores en un estudio de viabilidad temprana, preparando el camino para un futuro en el que podremos obtener resultados con alta precisión con un simple análisis de sangre. Los resultados fueron presentados en junio en la Reunión Anual de la Sociedad Americana de Oncología Clínica (ASCO). La tecnología, que consiste en escanear la sangre por fragmentos de ADN desprendidos por tumores, también se conoce como una biopsia líquida.

Beatriz de Vera
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