La humilde tinta en la aguja de un tatuador podría ser la clave para mejorar la detección del cáncer, gracias a una nueva investigación del Departamento de Ingeniería Biomédica de USC Viterbi.
Cristina Zavaleta, profesora asistente de WiSE Gabilan en el departamento con un laboratorio en el Centro Michelson de Biociencia Convergente de la USC, y su equipo desarrollaron recientemente nuevos agentes de contraste de imágenes utilizando tanto tintes comunes como tinta para tatuajes y tintes para alimentos. Cuando estos tintes se adhieren a las nanopartículas, pueden alumbrar los cánceres, lo que permite a los profesionales médicos diferenciar mejor entre las células cancerosas y las células adyacentes normales. El trabajo ha sido publicado en Biomaterials Science .
La detección temprana es crucial para que los pacientes obtengan los mejores resultados posibles del cáncer. Sin embargo, la detección es un desafío sin buenos agentes de imagen; materiales de contraste que, cuando se inyectan en los pacientes, permiten que las imágenes, como la resonancia magnética y la tomografía computarizada, funcionen con mejor sensibilidad y especificidad, lo que permite a los profesionales médicos diagnosticar con precisión y a los cirujanos identificar los márgenes exactos de los tumores.
Los tintes colorantes se incorporaron en nanopartículas para permitir un contraste de imágenes más sensible al identificar células cancerosas
"Por ejemplo, si el problema es el cáncer de colon, esto se detecta mediante endoscopia", dijo Zavaleta. "Pero un endoscopio es literalmente solo una linterna en el extremo de un palito, por lo que solo brindará información sobre la estructura del colon; puede ver un pólipo y saber que necesita tomar una biopsia".
"Pero si pudiéramos proporcionar herramientas de diagnóstico por imágenes para ayudar a los médicos a ver si ese pólipo en particular es canceroso o simplemente benigno, tal vez ni siquiera necesiten usarlo", dijo.
Las nanopartículas iluminadas se mueven a través de un vaso sanguíneo para encontrar cáncer. Los tintes colorantes se incorporaron en nanopartículas para permitir un contraste de imágenes más sensible al identificar células cancerosas.
EL ESTUDIO
Para lograr esto, el equipo ha descubierto una fuente única de agentes de contraste óptico a partir de los tintes y pigmentos colorantes domésticos que encontramos habitualmente. Estas "tintas ópticas" se pueden unir a nanopartículas dirigidas al cáncer para mejorar la detección y localización del cáncer.
Los tintes y pigmentos se descubrieron a partir de agentes colorantes comunes que ya cuentan con la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA), que el equipo espera que les permita ser implementados de manera más fácil y segura en la práctica de imágenes.
Uno de los desafíos de seguridad de la obtención de imágenes mediante nanopartículas es que, a menudo, estas nanopartículas pueden tener una retención prolongada en órganos como el hígado y el bazo, que son los responsables de tratar de descomponer la nanopartícula. Debido a estas preocupaciones de seguridad, es crucial considerar los nanomateriales biodegradables. Actualmente, existe una cantidad limitada de agentes de contraste óptico aprobados para uso clínico.
Los tintes y pigmentos se descubrieron a partir de agentes colorantes comunes que ya cuentan con la aprobación de la FDA
Con esto en mente, el equipo de Zavaleta consideró colorantes alimentarios comunes que podrían usarse para decorar las nanopartículas, como los colorantes que se encuentran en dulces coloridos como Skittles y M & Ms. Estos productos alimenticios de colores brillantes que los seres humanos consumen habitualmente han sido considerados por la FDA como seguros para el consumo humano.
"Pensamos, echemos un vistazo a algunos de los tintes para alimentos, cosméticos y medicamentos aprobados por la FDA que existen y veamos qué propiedades ópticas hay entre esos tintes", dijo Zavaleta. "Y ahí es donde terminamos encontrando que muchos de estos tintes aprobados por la FDA tienen propiedades ópticas interesantes que podríamos aprovechar para obtener imágenes".
El equipo ha desarrollado una nanopartícula que transportará estos agentes de imagen altamente pigmentados como una "carga útil". Zavaleta dijo que las partículas son de un tamaño específico que les permite penetrar pasivamente en las áreas tumorales, pero también pueden ser retenidas debido a su tamaño.
El equipo ha desarrollado una nanopartícula que transportará estos agentes de imagen altamente pigmentados como una "carga útil"
La mayoría de los agentes de contraste para imágenes que se utilizan hoy en día en la clínica son tintes de moléculas pequeñas. "Con moléculas pequeñas, es posible que pueda verlas acumularse en las áreas tumorales inicialmente, pero tendría que ser rápido antes de que terminen saliendo del área del tumor para ser excretadas", dijo Zavaleta. "Nuestras nanopartículas son lo suficientemente pequeñas como para filtrarse, pero al mismo tiempo lo suficientemente grandes como para ser retenidas en el tumor, y eso es lo que llamamos efecto de retención y permeabilidad mejorada".
La nanopartícula también se puede "decorar" con una carga útil mayor del tinte que los agentes de formación de imágenes de moléculas pequeñas anteriores, que el equipo ha demostrado bajo imágenes de fluorescencia conduce a una señal más brillante y una localización significativa de las nanopartículas en los tumores.
"Si encapsula un montón de tintes en una nanopartícula, podrá verlo mejor porque será más brillante", dijo Zavaleta. "Es como usar un paquete de tintes en lugar de un solo tinte".