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(noticias nanowerk) Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur (NTU Singapur) ha creado pequeñas gotas que, cuando se activan con luz láser, pueden detectar biomarcadores de proteínas virales que indican la presencia de ciertas enfermedades.
Estas microgotas, de aproximadamente un tercio del diámetro de un mechón de cabello humano, podrían viajar por el torrente sanguíneo para llegar a todas las partes del cuerpo humano y detectar partículas liberadas por células, llamadas exosomas, que actúan como biomarcadores de enfermedades.
El profesor asistente de Nanyang, Chen Yu-Cheng, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de NTU, quien dirigió el equipo de investigación junto con su colega investigador, el Dr. El Dr. Fang Guocheng dijo que las microgotas también podrían proporcionar una alternativa más precisa y eficaz a la terapia fotodinámica, que utiliza portadores de fármacos activados por luz para matar células anormales.
El trabajo del equipo de investigación fue reportado en la revista. nano letras (“Microláseres autónomos para perfilar vesículas extracelulares de esferoides cancerosos”).
Detectar enfermedades buscando células no saludables
El equipo de investigación utilizó un cristal líquido para crear microgotas, que luego se recubrieron con diferentes anticuerpos que reaccionan a diferentes proteínas secretadas por virus, convirtiéndolas en detectores de enfermedades.
La microgota sirve como punto focal para la luz láser. A medida que el láser ingresa a la gota, su energía y luz se amplifican a medida que el láser se refleja y refleja repetidamente dentro de la gota antes de salir de la gota. Esto crea una señal de energía más fuerte emitida por la gota, lo que resulta en señales más precisas, precisas y fáciles de detectar.
![Fotografía microscópica de fluorescencia de las microgotas activadas por láser.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id65126_1.jpg)
Cuando una microgota encuentra una proteína que reacciona con uno de sus anticuerpos unidos, lo que sugiere la presencia de una enfermedad o infección, la longitud de onda de la luz reflejada por la microgota cambia.
Al medir el cambio en la longitud de onda cuando sale de la microgota, los investigadores han utilizado la tecnología en experimentos de laboratorio para detectar con éxito trastornos neurológicos, enfermedades genéticas y células cancerosas.
El profesor asistente Chen dijo: “El uso de láseres nos permite amplificar cambios biológicos sutiles porque funcionan bien incluso en entornos de tejidos dispersos o profundos. Los láseres ofrecen una gran coherencia e intensidad, así como una alta relación señal-ruido, todo lo cual conduce a una detección más precisa”.
Los investigadores dijeron que las microgotas tenían aplicaciones potenciales en la detección de drogas. «Anticipamos que el estudio propuesto puede servir como una herramienta útil tanto para la investigación biológica básica como para aplicaciones como la detección de fármacos y aplicaciones de órganos o tejidos en chips», dijo el profesor adjunto Chen.
Actualmente, las pruebas de células enfermas se llevan a cabo utilizando luz fluorescente convencional. El uso de un láser ofrece varias ventajas, dijeron los investigadores. La mayor ventaja es una mayor precisión en la detección de enfermedades.
«Debido a que la longitud de onda de un haz reflejado por láser ocupa una banda más estrecha que la fluorescencia utilizada en las pruebas tradicionales, los resultados son más claros y precisos, con menos ruido e incertidumbre», dijo el Dr. Fang, becario postdoctoral presidencial en la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Eléctrica de NTU y cocorresponsal del artículo.
«Debido a su alta sensibilidad a los cambios en el medio ambiente, las partículas láser se utilizan en diversas aplicaciones como sensores moleculares», dijo el profesor asistente Chen.
Estas microgotas personalizables también brindan flexibilidad en el movimiento y la detección. Según investigaciones publicadas anteriormente, pueden controlarse manualmente mediante partículas magnéticas o moverse de forma autónoma mediante lípidos y tensioactivos, lo que les permite extenderse por todo el cuerpo. También son biodegradables y el cuerpo puede absorberlos de forma segura.
«La capacidad de manipular microláseres (láseres de unos pocos micrómetros de tamaño) en fluidos biológicos abre nuevas posibilidades para aplicaciones biofotónicas», dijo el profesor asistente Chen.
Aplicaciones alternativas en terapia fotodinámica
Las microgotas podrían usarse en terapia fotodinámica, en la que los pacientes reciben un fármaco activado por luz. Estos medicamentos, llamados fotosensibilizadores, están destinados a ser absorbidos únicamente por células enfermas o anormales y solo surten efecto cuando se activan con una fuente de luz.
Las microgotitas del equipo son lo suficientemente pequeñas como para navegar a través del torrente sanguíneo y también unirse a los exosomas. Podrían usarse para administrar estos fotosensibilizadores a áreas donde las células enfermas liberan exosomas.
La terapia fotodinámica convencional utiliza una luz fluorescente externa para activar los transportadores de fármacos en el torrente sanguíneo que irradian luz sobre una gran superficie del cuerpo. Los médicos pueden activar los medicamentos de forma más específica y local utilizando un láser como fuente de luz, lo que da como resultado una eficacia más específica.
El equipo de investigación está trabajando actualmente en el desarrollo de un biochip integrado que potencialmente pueda comercializarse para su uso en detección de fármacos y bioensayos en un solo chip.
Referencia adicional
Artículo titulado «Microláseres similares a motores que funcionan en fluidos biológicos», publicado en Laboratorio en un chip. DOI: 10.1039/D2LC00513A
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