Tecnología mejora diagnóstico del cáncer

Los investigadores han desarrollado un sensor plasmónico que podría proporcionar una detección temprana fiable de biomarcadores para muchas formas de cáncer y, finalmente, para otras enfermedades. El sensor pudo detectar el biomarcador del cáncer, antígeno carcinoembrionario (CEA), a la magnitud de solamente 1 nanogramo/mililitro.

 

El equipo de investigación, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (Urbana-Champaign, IL, EUA), fue dirigido por Logan Liu y Lynford Goddard, profesores asociados de ingeniería eléctrica e informática, con los estudiantes Abid Ameen y Lisa Hackett quienes fueron las personas que llevaron a cabo el proyecto.

 

La mayoría de los seres humanos tienen concentraciones de CEA en un rango promedio de 3-5 nanogramos/mililitro. Los investigadores optaron por centrarse en el CEA porque su presencia en concentraciones más altas es un indicador temprano de muchas formas de cáncer, incluidos los cánceres de pulmón y próstata.

 

El sensor plasmónico es una mejora del método actual. En primer lugar, mejoró el límite de detección en al menos 2 órdenes de magnitud. En segundo lugar, trabaja con mucho menos instrumentación por lo que es menos costoso y más portátil, y no requiere casi ningún tipo de experiencia. Además, sólo se requiere una pequeña cantidad de muestra de sangre, tal como de un simple pinchazo.

 

“Al combinar las propiedades plasmónicas y las propiedades de la cavidad óptica juntas en un dispositivo, podemos detectar una menor concentración de biomarcador por confinamiento y transmisión de luz en la capa de la cavidad y desde la parte superior del dispositivo, respectivamente, en base al espesor de las capas múltiples y el índice de refracción de la capa de la cavidad”, explicó Ameen.

 

“La matriz de nanocopas proporciona una transmisión óptica extraordinaria”, agregó Hackett, “Si tomas una película metálica fina y la tratas de iluminar, no habrá casi transmisión de luz. Sin embargo, si pones una serie periódica de nanoorificios, o en nuestro caso, una estructura de nanocopas, entonces lo que ves es una condición de resonancia donde, a una determinada longitud de onda, tendrás un pico en la transmisión a través de este dispositivo”.

 

“Normalmente, cuando se tiene este tipo de sensores plasmónicos refractométricos, se tiene un cambio en el ángulo o un cambio en la longitud de onda cuando se cumple la condición de resonancia”, dijo Hackett, “En nuestro caso, debido a que hemos incorporado una nanocavidad, tenemos una longitud de onda de resonancia fija”. A medida que aumenta la concentración de biomoléculas (en este caso CEA), también aumenta el índice de refracción, lo que produce un aumento de la intensidad de transmisión a una longitud de onda fija que puede detectarse fácilmente.

 

Eventualmente “podemos tomar este sensor, que hemos optimizado e incorporado con un LED y tenemos la instrumentación más compacta, de hecho, no tiene instrumentación sofisticada en absoluto”, dijo Ameen.

 

En la actualidad, los métodos de detección de cáncer de biomarcadores se aplican en pacientes de alto riesgo, especialmente los pacientes con cáncer en remisión. Debido a la portabilidad y la naturaleza barata de este método, puede administrarse más fácilmente a cualquier paciente en los exámenes de rutina.

 

“En este momento el cáncer se detecta más cerca de la etapa final”, señaló Ameen, “queremos detectarlo lo antes posible”. Esto podría permitir que los pacientes sean tratados incluso antes de que las células cancerosas hagan metástasis. En el futuro, el método podría utilizarse para la detección de otras enfermedades. Y si “se hiciera muy rentable y portátil”, dijo Hackett, “sería genial ver a la gente poder tomar más control sobre su salud y monitorizar algo como esto por su cuenta”.

 

El estudio fue publicado el 29 de marzo de 2017 en la revista Advanced Optical Materials.