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Reportaje

Biofotónica: un laboratorio en un chip

La próxima revolución médica meterá los laboratorios dentro de un chip. Una sola gota de sangre nos dará información mucho más precisa.

Patricia Luna 20/04/2017 a las 06:00
Monitoreo del flujo sanguíneo cerebral de un bebé con un dispositivo de monitorización hemodinámicaICFO

La próxima revolución médica meterá los laboratorios dentro de un chip. Una sola gota de sangre nos dará información mucho más precisa. «La idea de usar laboratorios plasmónicos en un chip es traer el laboratorio analítico hasta el paciente, y no al paciente y su muestra hasta el laboratorio como se hace ahora», explica Romain Quidant, del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona (IFCO). Señala tres ventajas: la rapidez en los resultados, que puede ser decisiva para curar ciertas enfermedades, el hecho de «ser mucho más barato que los análisis convencionales, lo que democratiza las pruebas: podemos diagnosticar más gente antes y, por último, de forma mucho menos invasiva, con una sola gota de sangre», señala.

Jürgen Popp, director del Instituto de Tecnología Fotónica de Leibniz, en Alemania, líder en biofotónica, explica que «para detectar un patógeno, podemos rebajar el tiempo de 48 horas a 120 minutos y, a la vez, determinar su resistencia a los antibióticos, es decir, podemos saber qué causa la enfermedad y el tratamiento adecuado en dos horas». Todo con parámetros químicos objetivos, lo que «llevará a un nuevo tipo de toma de decisiones», señala Popp, y abrirá el camino a una medicina personalizada.

Fogonazos contra el cáncer

«Con técnicas basadas en la luz –añade Popp– podríamos ser mucho más rápidos en detectar el cáncer. Se pueden usar diamantes o luz fluorescente para identificar los tejidos afectados y ver el estado del tumor, detectar sus bordes de manera precisa y, en el futuro, imagino que con tecnología láser, eliminarlo directamente tras el diagnóstico».

El grupo de Quidant en el IFCO investiga el uso de nanopartículas contra el cáncer. «En diagnóstico, utilizamos nanopartículas de oro para desarrollar laboratorios analíticos miniaturizados que pueden detectar baja concentración de biomoléculas (la ‘firma molecular’ de un cáncer) en una gota de sangre. Esta tecnología ha sido validada en el laboratorio y estamos trabajando para llevarla a los hospitales», continúa. «En el lado de la terapia, las mismas nanopartículas pueden utilizarse como eficientes nanofuentes de calor activadas por la luz. La superficie de la nanopartícula está cubierta con biomoléculas capaces de concentrarse principalmente en el tejido canceroso. Después, la iluminación con láser calienta estas nanopartículas y se extirpa la parte cancerígena sin afectar a los tejidos sanos» y sin los efectos secundarios de la quimioterapia. La técnica tiene que pasar varias fases de aprobación antes de llegar a ser implantada.

Fotofármacos

La optofarmacología utiliza la luz para controlar la actividad de los medicamentos. Un artículo publicado en la revista ‘Elife’ presenta el primer ejemplo de fotofármaco que actúa como analgésico en modelos animales in vivo. El primer fármaco activado por la luz para tratar el dolor ha sido diseñado por expertos de la Universidad de Barcelona, el Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge y el Instituto de Química Avanzada de Cataluña.

Medicina óptica: una ventana al interior del cuerpo

¿Se imagina que un aparato como un dedal digital pueda darle mediciones del nivel de su oxígeno en sangre y del ritmo cardíaco solo con luz? Estos aparatos que dan otros usos médicos a la luz, sin entrar en el campo de la biofotónica, ya existen.

El profesor Turgut Durdurant, del IFCO, se dedica precisamente a estudiar cómo la interacción de la luz con los tejidos permite determinar la oxigenación y la cantidad de sangre que fluye en nuestro cuerpo.

Durdurant ha diseñado un pequeño parche transparente que se pega a la piel y abre una ventana al interior de nuestros cuerpo e ilumina hasta un centímetro de profundidad nuestros tejidos. Este dispositivo no invasivo, compuesto por fibra óptica, puede usarse para vigilar el cerebro tras un derrame y determinar las secuelas que va a dejar a un paciente, controlar la oxigenación de sangre en bebés prematuros y detectar hipoxia o isquemia, o en personas con heridas traumáticas en el cerebro, ver cómo crece un cáncer, si existe o no (en tiroides de difícil detección o cuello) y determinar su estado y si va a servir o no la quimioterapia (en cáncer de mama).

«Proporcionamos a los médicos una visión de cómo funciona el flujo sanguíneo segundo a segundo y si el cerebro está recibiendo suficiente oxígeno, lo que les permite tomar mejores decisiones para tratar a los pacientes», señala.

Al contrario de lo que ocurre en el ámbito de la biofotónica, donde aún quedan muchos biomarcadores moleculares por descubrir y que permitirán detectar enfermedades antes de que ocurran, en el campo de la medicina óptica «se trata de medir valores y cantidades que sabemos desde hace un siglo que son importantes pero resultan difíciles de medir de una forma no invasiva y rápida», explica.

La luz tiene un mundo oculto aún por descubrirnos.

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