Herramienta supervisa nanotubos en células y sangre para investigación biomédica

Los investigadores han desarrollado una nueva herramienta de obtención de imágenes para el seguimiento de nanotubos de carbono en células vivas y en el torrente sanguíneo, lo que podría ayudar en los esfuerzos para avanzar en su uso en investigación biomédica y medicina clínica.

Las estructuras tienen aplicaciones potenciales en la administración de fármacos para el tratamiento de enfermedades y de imágenes para la investigación del cáncer. Hay dos tipos de nanotubos creados en el proceso de fabricación: metálicos y semiconductores. Hasta ahora, sin embargo, no ha habido ninguna técnica para ver los dos tipos en células vivas y en el torrente sanguíneo, según el Dr. Ji-Xin Cheng, profesor asociado de ingeniería biomédica y química de la Universidad de Purdue (West Lafayette, IN, EUA).

La técnica de imágenes, llamada absorción de transientes, emplea un pulso láser en el infrarrojo cercano para depositar energía en los nanotubos, que luego son verificados por un segundo láser en el infrarrojo cercano. Los investigadores han superado los principales obstáculos en el uso de la tecnología de imágenes para detectar y seguir los nanotubos en células vivas y en ratones de laboratorio, informó el Dr. Cheng. “Debido a que podemos hacer esto a gran velocidad, podemos ver lo que está sucediendo en tiempo real mientras los nanotubos circulan en el torrente sanguíneo”, dijo.

Los hallazgos fueron descritos en un artículo de investigación digital el 4 de diciembre de 2011, en la revista Nature Nanotechnology. La técnica de imágenes es “sin marcas”, lo que significa que no requiere que los nanotubos estén marcados con colorantes, por lo que son potencialmente útiles para investigación y medicina, según el Dr. Cheng. “Es una herramienta fundamental para la investigación que proporcionará información a la comunidad científica para aprender a perfeccionar el uso de nanotubos para aplicaciones biomédicas y clínicas”, dijo.

La técnica de imágenes tradicional utiliza luminiscencia, que es limitada debido a que detecta los nanotubos semiconductores, pero no los metálicos. Un obstáculo en el uso del sistema de imagen por absorción de transientes de las células vivas fue eliminar la interferencia causada por el brillo de fondo de los glóbulos rojos, más brillantes que los nanotubos.

Los investigadores resolvieron este problema separando las señales de las células rojas de la sangre y de los nanotubos en dos “canales” separados. La luz de las células rojas de la sangre está algo retrasada en comparación con la luz emitida por los nanotubos. Los dos tipos de señales son “separadas por fases”, limitándolas a diferentes canales con base de este retraso.

Los investigadores utilizaron la técnica para ver los nanotubos circulando en los vasos sanguíneos de los lóbulos de las orejas de los ratones. “Esto es importante para la administración de fármacos, ya que se quiere saber cuánto tiempo permanecen los nanotubos en los vasos sanguíneos después de haber sido inyectados” dijo el Dr. Cheng. “Así que se necesita visualizarlos en tiempo real circulando en la sangre”.

Las estructuras, llamadas nanotubos de carbono de una sola pared, se forman enrollando una capa de grafito de un átomo de espesor denominada grafeno. Los nanotubos son intrínsecamente hidrofóbicos; por lo tanto, algunos de los nanotubos utilizados en la investigación fueron recubiertos con ADN para hacerlos solubles en agua, lo cual es necesario para que sean transportados en el torrente sanguíneo y a las células.

Los investigadores también han captado imágenes de los nanotubos en el hígado y otros órganos para examinar su distribución en los ratones y están utilizando la técnica de imagen para estudiar otros nanomateriales tales como el grafeno.

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Purdue University