¡Un gran paso para el diagnóstico precoz del melanoma! Investigadores del Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M-CSIC-UPV) consiguen las primeras imágenes tridimensionales de un melanoma en ratones in vivo con un microscopio fotoacústico de bajo coste.
El prototipo de resolución óptica ha sido construido por este equipo de científicos con el objetivo de obtener imágenes de melanomas a profundidades de varios milímetros bajo la piel y elevada resolución (entre 50-75 micras).
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¡Un gran paso para el diagnóstico precoz del melanoma!
Este microscopio puede ayudar en el diagnóstico precoz de enfermedades dermatológicas como el melanoma. Es el tipo de cáncer de piel con peor pronóstico debido a su elevada probabilidad de metástasis a través del torrente sanguíneo o el sistema linfático.
El prototipo ha sido creado en base a un diseño de microscopio de muy bajo coste, con patente concedida a principios de 2024.
Permite el uso de diodos láser pulsados (PLD) de luz infrarroja (longitud de onda de 905 nanómetros) como fuente láser de semiconductores compacta y eficiente. En lugar de los láseres basados en cristales de estado sólido, voluminosos y con un coste muy superior a los PLD, que se emplean comúnmente en microscopios fotoacústicos similares.
Investigación y desarrollo de imagen fotoacústica
El proyecto se ha desarrollado por el equipo dirigido por Juan José García Garrigós, investigador del CSIC en el Laboratorio de Ultrasonidos (UMIL) del I3M.
Este grupo que codirige el también investigador del I3M Alejandro Cebrecos, es pionero en España en la investigación y el desarrollo de imagen fotoacústica, técnica de imagen biomédica molecular que permite obtener resultados en 3D del interior de un organismo biológico.
Además, en los ensayos ha colaborado el profesor Francisco Marco Jiménez, del Instituto de Ciencia y Tecnología Animal (ICTA), de la Universitat Politècnica de València, y en el diseño del prototipo ha participado el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV).
Destaca la participación de Javier Navarro Calvo, que desarrolla su tesis doctoral sobre esta tecnología en el I3M y que ha recibido el Premio Andrés Lara para Jóvenes Investigadores.
Ensayos de imagen en ratones in vivo
El equipo del I3M ha realizado varios ensayos de imagen en ratones in vivo con este prototipo de microscopio fotoacústico. Y han obtenido, por primera vez, imágenes de melanoma en ratones con esta tecnología de bajo coste basada en diodo láser pulsado.
Según explica García Garrigós, «esta técnica permite conseguir las imágenes volumétricas del tejido, de forma relativamente rápida, es decir, en pocos minutos para un milímetro cúbico aproximadamente. Todo ello mediante su diseño de escaneo láser con espejos…
… Además, la fidelidad de la imagen en profundidad se consigue gracias al desarrollo de unos nuevos algoritmos de procesado, basados en la compensación de la respuesta al impulso espacial, pendientes de publicar en revistas especializadas».
Prototipo portátil
Actualmente, señala el científico del I3M, «se está trabajando para evolucionar el prototipo, con un diseño más portátil orientado claramente a facilitar su práctica clínica, además de añadir otra fuente láser con longitud de onda visible,…
… convirtiéndolo en un microscopio fotoacústico dual con el que se observarán, además de los melanomas, las redes vasculares circundantes con mucha mayor sensibilidad que en el prototipo actual,…
… lo cual, por ejemplo, permitiría ver las posibles angiogénesis asociadas a la evolución tumoral, mejorando así la precisión del diagnóstico».
Nueva técnica de imagen biomédica
La imagen fotoacústica (optoacústica) es una técnica emergente de imagen biomédica molecular. Permite formar imágenes tridimensionales del interior de un organismo biológico, de forma no invasiva e indolora y sin el uso de radiaciones ionizantes.
Este resultado se consigue mediante la iluminación con pulsos de luz láser cortos combinada con la detección de ondas de ultrasonidos que se generan por absorción de esta luz en las moléculas de su interior.
Hemoglobina, melanina, lípidos y colágenos
Mediante esta técnica se puede seleccionar la observación de determinadas sustancias propias del organismo o cromóforos endógenos, como la hemoglobina, melanina, lípidos o colágenos, entre otros. Se elige la longitud de onda o color del láser a la que estas moléculas tengan un mayor contraste de absorción de luz con respecto al tejido circundante.
Adicionalmente, esta técnica de imagen se puede beneficiar de los agentes de contraste o cromóforos exógenos para mejorar las imágenes a mayor profundidad.
Para ello, se emplean fluoróforos o nanopartículas ligadas a moléculas del organismo, como las proteínas o los anticuerpos. Se obtienen así imágenes más específicas de zonas del tejido donde haya más concentración de estas moléculas. Y también imágenes funcionales visualizando la evolución de los diferentes procesos biológicos.
