Una tecnología mínimamente invasiva, desarrollada por un equipo de investigadores y clínicos de la Universidad canadiense de Montreal, detecta melanoma en sus etapas más tempranas midiendo pequeñas variaciones de temperatura en la epidermis.
Como se detalla en el estudio experimental que difunde Nature sensors, es un sistema de alta tecnología que se denomina SMEAR-ULM y se validó en estudios preclínicos.
En su desarrollo han participado también expertos en biofotónica e imágenes ultrarrápidas del Instituto Nacional de la Investigación Científica (INRS) de la Universidad de Québec.
El profesor Jinyang Liang, del INRS, dirigió este equipo que detalla cómo “la evaluación estructural y funcional de los tatuajes de microagujas requiere imágenes ópticas en tiempo real, de alta resolución y alta sensibilidad a profundidades transdérmicas. La obtención de imágenes de tiempo de vida de fotoluminiscencia ofrece un enfoque prometedor para la bioimagen, pero se basa en mediciones repetitivas o en una reconstrucción de imágenes que consume mucho tiempo, lo que limita la detección de tiempo de vida de campo amplio de los tatuajes de microagujas a la evaluación ex vivo”.
En este trabajo presentan un mapeo de tiempo de vida de conversión ascendente totalmente óptico en tiempo real con codificación de microagujas de una sola toma, que integra matrices de microagujas solubles para la codificación en el objeto, nanopartículas de conversión ascendente de núcleo-corteza como emisores transitorios y una cámara de barrido totalmente óptica para el mapeo de tiempo de vida de la luminiscencia del tatuaje de microagujas.
Reducir biopsias innecesarias
En este punto, añaden que “al aprovechar el acoplamiento térmico en la luminiscencia de conversión ascendente, el sistema mide la temperatura del tatuaje de microagujas con una resolución de 0,1 °C a escalas espaciales submilimétricas y velocidades de vídeo de hasta 30 Hz. Implementada como termodermatoscopia in vivo, permite el diagnóstico in situ de micromelanomas en fase temprana”.
Estos científicos argumentan que, al permitir una evaluación rápida, directa y no invasiva de lesiones cutáneas sospechosas, esta tecnología podría reducir las biopsias innecesarias, mejorar la precisión del diagnóstico precoz y respaldar la toma de decisiones clínicas.
“Aunque el estudio se realizó con roedores, este modelo animal reproduce los cambios genéticos observados en el melanoma humano y, por lo tanto, podría beneficiar potencialmente a los pacientes”, explica el profesor Sylvain Meloche, acreditado inmunólogo de la Universidad de Montreal.
Este enfoque también redefine el papel de la temperatura en la detección del cáncer. Es bien sabido que los tumores generan más calor debido a su mayor actividad metabólica, esta señal tradicionalmente ha sido demasiado imprecisa para utilizarse como marcador diagnóstico. Con SMEAR-ULM cambia esto al convertir las sutiles variaciones térmicas en una señal altamente sensible y medible.
El sistema SMEAR-ULM, integrado en un brazo robótico y un carro utilitario móvil, permite a los clínicos un posicionamiento autónomo y preciso.
El núcleo del sistema es un parche de microagujas indoloras que depositan nanopartículas especializadas justo debajo de la piel. Estas nanopartículas forman un tatuaje inteligente temporal que funciona como una serie de termómetros microscópicos.
Al iluminarse con luz infrarroja, las nanopartículas emiten luz visible cuya duración depende directamente de la temperatura ambiente. Dado que las células cancerosas consumen más oxígeno y nutrientes que las células sanas, generan calor adicional que puede detectarse mediante esta señal óptica.
Respuestas térmicas en melanoma pequeño
Mediante un sistema de imágenes ultrarrápido, SMEAR-ULM captura toda esta información en una sola instantánea de alta velocidad, generando un mapa térmico detallado con resolución espacial submilimétrica y sensibilidad a la temperatura inferior a un grado.
“Capturamos toda la información necesaria para un mapa de temperatura instantáneo en una sola toma, lo que hace que el método sea rápido y robusto para monitorear continuamente las respuestas térmicas anormales en melanoma pequeño, incluso en condiciones in vivo complejas”, subraya el primer autor, Yingming Lai, becario postdoctoral del INRS.
Aplicando este ingenio, los investigadores lograron detectar micromelanomas a partir de los cuatro días, una etapa en la que suelen ser demasiado pequeños para ser identificados mediante las técnicas de imagen convencionales.
Por el contrario, los métodos convencionales de termografía se basan en tecnologías infrarrojas que presentan una resolución espacial limitada y altos niveles de ruido. Como resultado, generalmente solo detectan tumores de más de cinco milímetros, lesiones que ya son visibles a simple vista.
Además, los métodos de detección basados en microagujas existentes requieren mediciones repetidas, lo que limita su uso en sujetos vivos.
La tecnología SMEAR-ULM supera estas limitaciones al combinar la codificación con microagujas, nanopartículas dopadas con tierras raras e imágenes ópticas ultrarrápidas en un sistema capaz de realizar mapeos térmicos in vivo en tiempo real y en una sola toma.
Según los investigadores, este avance transforma eficazmente la temperatura de la piel, que antes era un indicador secundario, en un biomarcador diagnóstico preciso para el melanoma en fase inicial.
Más allá de la detección del cáncer de piel, su plataforma podría adaptarse para mapear otros parámetros fisiológicos, como el pH o las concentraciones de iones, lo que abriría nuevas posibilidades en la obtención de imágenes biomédicas y el diagnóstico.
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