Realizan una histopatología completamente digital mediante un microscopio híbrido óptico-infrarrojo

El estándar de oro de la patología de los tejidos es agregar colorantes o tinciones para que los patólogos puedan ver las formas y patrones de las células mediante un microscopio. Sin embargo, en ocasiones, puede ser difícil diferenciar el cáncer del tejido sano o identificar los límites de un tumor, y en muchos casos el diagnóstico es subjetivo.

La microscopía óptica para muestras biomédicas requiere experiencia en coloraciones histológicas para visualizar la estructura y la composición. La imagenología espectroscópica en el infrarrojo medio (IR medio) ofrece registros moleculares sin etiquetas y coloraciones virtuales al sondear modos vibracionales fundamentales de los componentes moleculares.

Los bioingenieros de la Universidad de Illinois en Urbana–Champaign (Urbana, IL, EUA) y sus colegas, desarrollaron un microscopio híbrido al agregar un láser infrarrojo y una lente de microscopio especializada, llamada objetivo de interferencia, a una cámara óptica. El híbrido óptico-infrarrojo puede medir datos infrarrojos y obtener una imagen óptica de alta resolución con un microscopio óptico, del tipo que se encuentra corrientemente en clínicas y laboratorios.

El equipo combinó las dos técnicas para aprovechar las fortalezas de ambos. Tiene la alta resolución, gran campo de visión y accesibilidad de un microscopio óptico. Además, los datos infrarrojos se pueden analizar computacionalmente, sin agregar colorantes ni coloraciones que puedan dañar los tejidos. El software puede recrear diferentes coloraciones o incluso superponerlas para crear una imagen más completa y totalmente digital de lo que hay en el tejido.

Los científicos verificaron su microscopio mediante la obtención de imágenes de muestras de tejido mamario, tanto sanas como cancerosas, y compararon los resultados de las “coloraciones” computadas del microscopio híbrido con los de la técnica de coloración tradicional. La biopsia digital se correlacionó estrechamente con la tradicional. Además, descubrieron que su híbrido óptico-infrarrojo superó el estado del arte en microscopios infrarrojos de varias maneras. Tiene una cobertura diez veces mayor, una mayor consistencia y una resolución cuatro veces mayor, lo que permite obtener imágenes infrarrojas de muestras más grandes, en menos tiempo y con detalles sin precedentes.

Rohit Bhargava, PhD, profesor de bioingeniería y autor principal del estudio, dijo: “La ventaja es que no se requieren coloraciones y se puede medir tanto la organización de las células como su química. Medir la química de las células tumorales y su microambiente puede conducir a mejores diagnósticos de cáncer y una mejor comprensión de la enfermedad”.

Los autores concluyeron que el híbrido óptico-infrarrojo (IR-OH) es compatible con la práctica de patología clínica y podría constituir una alternativa rentable a los protocolos convencionales basados en coloraciones para poder realizar una patología totalmente digital sin colorantes. El estudio fue publicado el 3 de febrero de 2020 en las Proceedings of the National Academy of Sciences.

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Universidad de Illinois en Urbana–Champaign