Endoscopio de imágenes flexible, similar a una aguja podría mejorar biopsias

Los lentes de índice en gradiente (GRIN) flexible, desarrollados originalmente para la industria de las telecomunicaciones, se usan comúnmente para realizar enfoques de microscopía de fluorescencia que pueden generar imágenes de los tejidos en profundidad. Sin embargo, el hecho de que sean componentes rígidos ha limitado su uso clínico. Los lentes GRIN son varillas de vidrio de sílice con un índice de refracción en constante cambio que enfoca la luz que pasa a través de la varilla sin necesidad de una lente de enfoque separada. Desde su desarrollo hace unos 50 años, generalmente se ha pensado que las lentes GRIN solo se pueden usar como sondas de imagen rígidas. Ahora, los investigadores han creado una sonda de imagen endoscópica flexible similar a una aguja que puede obtener imágenes microscópicas 3D de tejido con una flexibilidad que es posible gracias a una nueva lente GRIN.

La nueva lente GRIN fue desarrollada e incorporada en una sonda de endoscopia por investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard (Boston, MA, EUA). Los experimentos demostraron que las propiedades de imagen de la sonda se mantienen incluso cuando está doblada. Para explorar si era posible obtener imágenes a través de una lente GRIN doblada, los investigadores diseñaron una lente GRIN personalizada de 500 micrones de diámetro y aproximadamente 100 mm de largo. La forma larga y delgada de la lente y la falta de una carcasa exterior rígida le dan la flexibilidad para doblarse unos 10 grados sin romperse. Luego incorporaron la nueva lente GRIN en una sonda de imágenes endoscópicas y la probaron realizando imágenes de fluorescencia 3D de dos fotones a través de ella.

Para simular la flexión del mundo real que se experimentaría en el interior de los tejidos, la lente se colocó verticalmente y se empujó para introducir el tipo de desviación del haz que se experimentaría si la sonda se usara en el canal de trabajo de una aguja utilizada para una biopsia. El experimento mostró que la resolución y el nivel de la señal no se deterioraron de forma evidente cuando un extremo de la sonda se desplazó lateralmente 6 mm. Aunque se necesitaría un mayor desarrollo y pruebas para llevar el endoscopio a la clínica, el dispositivo ya está encontrando aplicaciones en la investigación biomédica. Los investigadores están emparejando el endoscopio con un nuevo tipo de microdispositivo para probar un método para evaluar rápidamente la efectividad de varias terapias contra el cáncer.

Los nuevos microdispositivos del equipo están diseñados para implantarse directamente en un tumor y transportar pequeñas cantidades de hasta 20 medicamentos. Para medir la eficacia de los distintos fármacos sin eliminar ningún tejido tumoral, los investigadores insertan un endoscopio basado en GRIN directamente en el microdispositivo, donde se puede utilizar para obtener imágenes de señales de fluorescencia dentro del tumor. Aunque esta configuración se está estudiando actualmente en ratones, eventualmente podría usarse en pacientes para descubrir rápidamente qué opciones de tratamiento son las mejores para combatir el tumor específico de cada paciente. Para llevar las sondas hacia la aplicación clínica, los investigadores también están trabajando para desarrollar lentes GRIN flexibles más largos para permitir imágenes más profundas y más flexibilidad. También quieren mejorar la durabilidad mecánica de los componentes ópticos utilizando un recubrimiento de polímero delgado que no afectará la flexibilidad.

“Cuando se realiza una biopsia tradicional, representa un momento único en el tiempo y puede llevar días obtener los resultados del laboratorio”, dijo el líder de investigación Guigen Liu de la Facultad de Medicina de Harvard. “Nuestras sondas de imágenes flexibles podrían acortar el tiempo de espera a minutos y permitir nuevos métodos que utilizan imágenes para monitorear dinámicamente los cambios en los tejidos, por ejemplo, cómo reaccionan los tumores a los tratamientos a lo largo del tiempo”.

“La naturaleza flexible de estas sondas GRIN hace que las mediciones en sujetos vivos, como animales o pacientes humanos, sean mucho más simples y prácticas”, agregó Liu. “Podría ser útil para la colocación precisa, guiada por microscopía mínimamente invasiva, de agujas y catéteres para biopsias de tejido y ablación de tumores, por ejemplo”.

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Facultad de Medicina de Harvard