El complejo sistema visual de una mariposa ha servido de inspiración para crear una cámara que proporciona a los cirujanos una imagen en color tradicional y otra infrarroja al mismo tiempo, lo que hace que las células cancerosas marcadas con fluorescencia, sean visibles incluso bajo una iluminación quirúrgica brillante. La nueva cámara está diseñada para ayudar a eliminar todas las células cancerosas sin dañar el tejido sano, lo que hace menos probable que el cáncer se disemine y reduce la necesidad de múltiples cirugías.
«En lugar de desarrollar ópticas y sensores disponibles comercialmente para construir una cámara para cirugía guiada por imágenes, buscamos inspiración en los sistemas visuales de la naturaleza – explica Viktor Gruev, líder del estudio, en un comunicado. Las mariposas del género Morpho, tienen ojos que contienen nanoestructuras que detectan información multiespectral: puede adquirir información del infrarrojo cercano y de color simultáneamente”.
El estudio, publicado en Optica, demuestra que la cámara puede detectar tumores en animales y es útil para evaluar el estadio del cáncer de mama en los humanos. La nueva cámara ofrece detección de fluorescencia muy sensible, incluso con iluminación de sala de operaciones estándar, pesa menos que una batería AA y puede fabricarse por alrededor de €15.
La nueva cámara mejora enormemente las prestaciones de las actualmente aprobadas por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. (FDA). Muchas cámaras de infrarrojo cercano carecen de sensibilidad para detectar marcadores de fluorescencia en entornos quirúrgicos, por lo que las luces de la sala deben atenuarse para ver la fluorescencia.
La nueva cámara usa una configuración similar al ojo de mariposa al entrelazar varias estructuras a nanoescala con una variedad de fotodetectores, lo que permite la recolección de información de fluorescencia de color y de infrarrojo cercano. La integración del detector y la óptica de imágenes en un único sensor mantiene el dispositivo pequeño, económico e insensible a los cambios de temperatura.
Los investigadores probaron su nuevo instrumento en un modelo de ratón que desarrolla cáncer de mama espontáneo. Esto significa que la ubicación exacta donde crecerá el cáncer se desconoce, así como la cantidad de células cancerosas. Utilizando etiquetas fluorescentes que se unen a las células cancerosas, los investigadores demostraron que la nueva cámara permitía la detección de tumores con una precisión y sensibilidad que superan las cámaras infrarrojas de última generación aprobadas por la FDA.
El equipo de Gruev también evaluó la capacidad de su cámara de infrarrojos para identificar los ganglios linfáticos en 11 pacientes con cáncer de mama.
“Pudimos demostrar – concluye Gruev – que bajo luces quirúrgicas brillantes, nuestro instrumento era 1.000 veces más sensible a la fluorescencia que las cámaras actualmente aprobadas para la cirugía guiada por imágenes infrarrojas. Debido a que el generador de imágenes puede revelar la fluorescencia que está en lo profundo del tejido, aceleró el proceso de identificación de los ganglios linfáticos y ayudó a los cirujanos a encontrar aquellos que no podían señalarse con métodos anteriores”.
Juan Scaliter
