Diseñan nuevos materiales con propiedades luminiscentes para detectar tumores dérmicos

Este proyecto, aún en fase experimental, lo están llevando a cabo investigadores del área de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad Rey Juan Carlos en colaboración con la Unidad de Procesos Fotoactivados del Instituto IMDEA Energía. Hasta el momento, han sintetizado y caracterizado materiales upconversion, eficaces en la detección de células cancerígenas, y han logrado desarrollar un modelo de atenuación para tejido humano. Gracias a dicho modelo, han elaborado simulaciones de un melanoma con una combinación de las partículas sintetizadas en la superficie del tumor a diferentes profundidades del tejido. “Los patrones de color de luz visible resultantes sobre la superficie del tejido nos permiten extraer una correlación directa de los diferentes colores con la profundidad de las partículas unidas a la superficie del melanoma”, explica Edelweiss Moyano, investigadora de la URJC.

Tumores

A) Zonas de la piel; B) Simulación del melanoma a diferentes profundidades; C) Simulación de las áreas visibles en la piel a diferentes profundidades; D) Simulación del mapa de color de los materiales en relación con la profundidad en la piel

Éste es un proyecto altamente multidisciplinar en el que se utilizan diferentes herramientas de la Ciencia de Materiales, Química, Bioquímica, Medicina y Tratamiento de señal. Para lo lograr el principal objetivo de diseñar y sintetizar materiales activos en el diagnóstico y tratamiento (teragnosis) del cáncer de piel, los investigadores han realizado distintos procesos. Por un lado, han diseñado y sintetizado los materiales tipo Up-Converters (UC) para obtener una luminiscencia visible, intensa e eficiente.

Asimismo, están realizando una caracterización y evaluación de los materiales UC para obtener un conocimiento básico de sus características físicas y químicas y poderlas aplicar de manera correcta en diferentes tratamientos. En este sentido, están estudiando su utilización en distintas terapias, como la plasmónica fototérmica y la fotodinámica. En la primera se utilizan partículas metálicas a partir de las cuales un haz de luz es absorvido y convertido en calor mediante una serie de procesos fotofísicos en cadena con el fin provocar la muerte celular. Por otro lado, la terapia fotodinámica es un tratamiento mediante el cual los UC son utilizadas como fotosensibilizadores, generando en el medio de las células cancerígenas especies químicas que dan lugar a la muerte de las mismas.

Ensayos con tejidos reales

Próximamente los investigadores comenzarán a realizar estudios ex situ utilizando muestras de dermis de cerdos, con el fin de estudiar los materiales en sistemas reales. Este estudio permitirá, además, evaluar la idoneidad del modelo utilizado y conocer si un determinado tumor puede o no ser intervenido. Incluso, si se consigue aplicar la excitación idónea a los UC, se podrá generar la muerte celular del tumor.

Referencias bibliográficas

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