Desenvolven unha sonda que emprega luz para diagnosticar patoloxías cerebrais

Un equipo internacional con participación do CSIC crea o dispositivo, que podería servir no estudo e tratamento de tumores cerebrais, entre outras doenzas

En 2019 comezaba NanoBright, un ambicioso proxecto que expuña o uso de luz para diagnosticar tumores e lesións cerebrais, entre outras patoloxías. Froito deste traballo, desenvolveuse unha nova sonda que utiliza nanoestruturas para canalizar os sinais luminosos a través do tecido cerebral. Esta tecnoloxía, elixida como portada de Advanced Optical Materials, podería supoñer un gran avance para o estudo e tratamento de tumores cerebrais e de enfermidades neurodexenerativas como o alzhéimer.

O equipo investigador está coordinado polo Instituto Italiano de Tecnoloxía en Lecce (IIT- CBN, Italia) e conta coa participación de científicos do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC) e do Centro Nacional de Investigacións Oncolóxicas (CNIO). A nova tecnoloxía consiste nunha fibra óptica, cun diámetro menor ao dun cabelo humano, en cuxo interior alberga as denominadas estruturas plasmónicas. Estas son nanoestruturas metálicas que poden axustarse para responder a un estímulo de luz que viaxa pola fibra. O tamaño das estruturas plasmónicas é similar ao dos corpos neuronais. O dispositivo dirixe a luz de forma precisa e xera unha interacción física coas células para observar as súas propiedades.

Publicidade

“Trátase dunha fibra óptica modificada para enviar e recibir luz. A sonda permite iluminar as moléculas do tecido cerebral e amplificar a luz que estas reflicten, xerando patróns espectrais en función das propiedades de cada tipo de molécula”, explica a investigadora do Instituto Cajal do CSIC Liset Menéndez de la Prida, directora da aplicación neurocientífica do proxecto e experta no estudo da epilepsia.

Testar as preparacións

Segundo indica o investigador do CNIO Manuel Valiente, que coordina a aplicación desta tecnoloxía no estudo do cancro: “Este primeiro traballo de Nanobright confirma que tecnicamente podemos pasar á segunda etapa para testar estas preparacións nos modelos experimentais de cancro, e poder nun futuro mellorar a capacidade de diagnóstico e tratamento dos tumores cerebrais”.

O Grupo de Metástase Cerebral que dirixe Valiente no CNIO investigará o uso desta nova tecnoloxía para discriminar entre os tumores cerebrais primarios ou metastásicos, de moi diferente tratamento; así como o uso da xeración de luz para permeabilizar a barreira hematoencefálica, favorecendo desta maneira o acceso ao cerebro de medicamentos antitumorais.

A modificación dos tecidos cerebrais en metástases ou en traumatismos craneoencefálicos deriva nunha alteración na súa composición molecular. O mesmo ocorre no caso do envellecemento ou do alzhéimer, coa consecuente variación na composición dos lípidos cerebrais. Así, a técnica poderá caracterizar os tecidos alterados ao medir a diferente proporción de substancias como os citados lípidos ou as proteínas, entre outras.

O proxecto

As sondas neuronais desenvoltas polo grupo son, ademais, minimamente invasivas. Outras técnicas que se serven da luz para estudar o cerebro, como as técnicas optoxenéticas, requiren de modificacións a nivel xenético para a expresión de proteínas que permitan o seu correcto funcionamento. A nova tecnoloxía supón unha aplicación biocompatible da luz que se limita a excitar as moléculas xa presentes no tecido.

As sondas neuronais desenvoltas polo equipo investigador son minimamente invasivas

A investigación senta así as bases dunha nova aproximación ao estudo do sistema nervioso central e das causas moleculares dos trastornos neurolóxicos. Os científicos están xa enfocados na seguinte fase do proxecto. “Fixemos unhas primeiras probas en tecido fixado. Agora estamos embarcados en sistematizar o testado en modelos experimentais relevantes para a aplicabilidade clínica como son a metástase cerebral, a epilepsia postraumática e o envellecemento”, explican Menéndez de la Prida e Valiente.

O proxecto foi financiado pola Comisión Europea cuns 3,5 millóns de euros a través de FET (Future and Emerging Technologies). Este é un dos sistemas de financiamento tecnoloxicamente máis ambiciosos da Unión Europea, que está enfocado a proxectos para a creación de tecnoloxías disruptivas.

Dous anos de investigación

A investigación é o resultado de máis de dous anos de traballo dun equipo multidisciplinar con físicos, nanotecnólogos, biólogos tumorais e neurocientíficos expertos en trastornos neuronais. “É a primeira sonda rematada dentro do consorcio. Durante estes anos logrouse a tecnoloxía e facer os testados iniciais. É unha historia de éxito”, apunta Menéndez de la Prida.

O proxecto foi dirixido por Filippo Pisano e coordinado por Ferruccio Pisanello e Massimo De Vittorio no IIT e a Università do Salento, xunto con Marco Grande no Politecnico di Bari. O IIT contaba coa experiencia previa na creación de interconexións ópticas e fotónicas co tecido nervioso central e no campo das interconexións plasmónicas. Por iso, o centro italiano centrouse no desenvolvemento tecnolóxico dos dispositivos que se poden implantar e na optimización das estruturas plasmónicas para detectar a natureza dos tecidos tumorais.

O Instituto Cajal e o CNIO tamén colaboraron no deseño da fibra a través da súa experiencia e traballos científicos, que serviron para enfocar a súa posible aplicación no envellecemento, os tumores cerebrais, as lesións cerebrais traumáticas ou a consecuente epilepsia postraumática. A lista completa de autores inclúe a Muhammad Fayyaz Kashif (Politecnico di Bari), Antonio Balena (IIT- CBN), Marco Pisanello (IIT- CBN), Francesco De Angelis (IIT) e Antonella D’ Orazio (Politecnico di Bari).


Referencia: Plasmonics on a Neural Implant: Engineering Light–Matter Interactions on the Nonplanar Surface of Tapered Optical Fibers (Publicado en Advanced Optical Materials).

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.

Relacionadas

Demostrada a eficacia dun novo fármaco nun cancro de pulmón resistente

Un equipo do CSIC liderou dous estudos que presentan novas abordaxes en dúas mutacións de tumores que non responden a terapias dirixidas

Os premios Zendal galardoan dous proxectos sobre alzhéimer e vacinas animais

Na súa V edición o recoñecemento do grupo farmacéutico promocionará os proxectos dos investigadores Ivone Martins, da Universidade de Miño, e José de la Fuente, do CSIC
00:00:36

Científicos de Vigo empregan drons para estudar a saúde do rorcual nas Rías Baixas

A campaña RorquGAL pretende caracterizar xenéticamente á poboación galega destes cetáceos

Proposto un novo tratamento para a metástase cerebral baseado na inmunoterapia

Hai un ensaio clínico en marcha para probar a eficacia terapéutica do fármaco silibinina e os resultados poderán estar listos en 2025