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Zapping de células cancerosas individuales
Los ingenieros de la Universidad de Texas en Austin han patentado un microbisturí láser que permite a un cirujano operar en el tejido una célula a la vez, dirigiéndose con precisión a la enfermedad mientras deja vivas las células sanas circundantes.
Asesino láser: Adela Ben-Yakar (arriba), inventora de una nueva microsonda láser de alta resolución, trabajando en su laboratorio en la Universidad de Texas en Austin. Una imagen tomada con la microsonda muestra una célula de cáncer de mama incrustada en colágeno, antes (centro) y después (abajo) de que la sonda la destruya.
El dispositivo combina dos tecnologías, un láser de femtosegundos y microscopía de fluorescencia de dos fotones, en una única sonda flexible y miniaturizada. La sonda puede apuntar a células individuales en un espacio tridimensional, penetrando hasta 250 micrómetros en el tejido.
La sonda podría ser un avance significativo para la cirugía endoscópica que requiere alta precisión, como destruir las células cancerosas diseminadas por todo el tejido cerebral u operar en tejidos delicados como las cuerdas vocales sin dañarlas, dice Adela Ben-Yakar , profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Texas en Austin. Ben-Yakar desarrolló la microsonda junto con el profesor asociado de la Universidad de Stanford Olav Solgaard y con Chris Hoy, un estudiante graduado en el laboratorio de Ben-Yakar. La investigación fue publicada en la edición del 23 de junio de Óptica Express .
Las herramientas láser pequeñas y flexibles se utilizan a menudo en cirugía endoscópica para vaporizar tejido no deseado. Pero aunque ofrecen una mayor precisión que los bisturís convencionales, las herramientas láser existentes tienden a generar mucho calor, causando daños en las áreas que rodean el tejido objetivo. La tecnología actual realmente está destruyendo todo a su alrededor, causando grandes daños, dice Ben-Yakar.
Por el contrario, los láseres de femtosegundos utilizan menos energía que las herramientas quirúrgicas láser convencionales y, por lo tanto, generan menos calor en el tejido circundante. Debido a que pueden destruir células objetivo sin causar daño fuera del área objetivo, están comenzando a usarse para cirugías que requieren una gran precisión: desde 2003, los oftalmólogos han utilizado herramientas de microscopio láser de femtosegundos para realizar Cirujía de ojo . Pero los láseres de sobremesa actualmente en uso médico son voluminosos, por lo que su uso está restringido a áreas superficiales del cuerpo, como la piel o los ojos.
Asimismo, la microscopía de fluorescencia de dos fotones también ha encontrado aplicaciones en la medicina y la imagen biomédica como una forma de obtener imágenes tridimensionales de estructuras pequeñas. Pero hasta ahora, nadie lo ha combinado con un láser de femtosegundo en un dispositivo lo suficientemente pequeño y flexible para la cirugía endoscópica.
Ben-Yakar y sus colegas pudieron combinar los dos en una sonda de mano mediante el uso de fibras ópticas huecas flexibles para transmitir la luz láser, lo que potencialmente permite a los cirujanos llevar los beneficios de la cirugía con láser de femtosegundo a las estructuras más profundas del cuerpo. Puede realizar una cirugía en células individuales sin dañar las células sanas circundantes, dice. La curación será mucho más rápida y la extracción de tejido será más precisa.
Dado que se usa la misma sonda para obtener imágenes de las células y destruirlas, es posible identificar y tratar simultáneamente el tejido enfermo. La microsonda está controlada por software de imágenes, lo que permite a los cirujanos apuntar a células individuales o usar algoritmos que pueden detectar células enfermas sobre la marcha y destruirlas automáticamente. Actualmente, la microsonda láser sigue siendo una herramienta experimental. Sus inventores lo han usado para realizar cirugía en células cancerosas cultivadas en tejido de bioingeniería en el laboratorio, pero el dispositivo aún no se ha usado en animales o humanos.
Un problema que queda por resolver antes de que el dispositivo pueda usarse en pacientes es reducir el ancho de la sonda de 15 a 5 milímetros, el tamaño de las herramientas estándar utilizadas en cirugía endoscópica, para que sea compatible con la tecnología quirúrgica existente. Si desea ser compatible con los sistemas existentes, debe reducir el tamaño, dice Ben-Yakar. Pero cuando lo haga más pequeño, la sonda, la óptica será más difícil. Será difícil mantener la resolución actual. Ese es el siguiente paso.
Rox Anderson , profesor de dermatología y director del Wellman Center for Photomedicine en Massachusetts General Hospital , llama al desarrollo de la microsonda un paso importante ... hacia la amplia oportunidad de integrar opciones diagnósticas y terapéuticas en biomedicina.