Investigadores
de centros españoles y de Australia han desarrollado un método para aplicar la
resonancia magnética a escala nanométrica, lo que puede ayudar a 'escanear’
células individuales. La técnica se basa en el uso de átomos artificiales,
fabricados con nitrógeno dentro de un cristal de diamante, y su manipulación
mediante una pinza láser. Así se pueden sondear campos magnéticos tan débiles
como los de las proteínas.
SINC/ICFO |
12 febrero 2013 12:15
La
resonancia magnética convencional, de resolución milimétrica, registra los
campos magnéticos de nuestros átomos excitados previamente por un campo
electromagnético. Según su respuesta, se puede monitorizar y diagnosticar la
evolución de algunas enfermedades.
Ahora, un
equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), el
Instituto de Química-Física Rocasolano (CSIC) y la Universidad Macquarie
de Australia han desarrollado una técnica similar a la resonancia magnética
pero con una resolución nanométrica – un millón de veces mayor que la
milimétrica–. Su sensibilidad es tan alta que permite escanear células
individuales.
El estudio,
que publica la revista Nature Nanotechnology, detalla cómo han
conseguido utilizar átomos artificiales, unas partículas nanométricas de
diamante ‘dopado’ con una impureza de nitrógeno. El objetivo, sondear campos
magnéticos muy débiles, como los generados por las proteínas y otras moléculas
biológicas.
“La impureza
tiene la misma sensibilidad que un átomo individual, pero es muy estable a
temperatura ambiente gracias a su encapsulamiento. Esta cáscara de diamante nos
permite manejar la impureza de nitrógeno en un entorno biológico y, por lo
tanto, nos permite escanear células” destaca Romain Quidant, el investigador
del ICFO que coordina el trabajo.
La nueva
técnica puede revolucionar el diagnóstico médico por imagen.
Para poder
atrapar y manipular estos átomos artificiales los investigadores utilizan luz
láser. El láser funciona como una pinza capaz de dirigirlos por encima de la
superficie del objeto a estudiar y así recibir la información de los pequeños
campos magnéticos que lo conforman.
Según los
autores, que han contado con el apoyo de la Fundación Cellex Barcelona, la
aparición de esta nueva técnica podría revolucionar el campo del diagnóstico
médico por imagen. El motivo es que así se optimiza sustancialmente la
sensibilidad del análisis clínico y, por lo tanto, mejora la posibilidad de
detectar enfermedades con más antelación y tratarlas con más éxito.
“Nuestro
método abre la puerta a poder realizar resonancias magnéticas a células
aisladas, obteniendo una nueva fuente de información para entender mejor los
procesos intracelulares y poder diagnosticar enfermedades a esta escala” explica
Michael Geiselmann, el investigador de ICFO que realizó el experimento.
Extraer y
escanear células enfermas.
Con la luz
láser y su posibilidad de manipular átomos artificiales que actúan como
escáneres de célula, la idea es que se podrían extraer células enfermas y
someterlas a esta resonancia celular. Así se evitaría exponer a los pacientes a
los elevados campos magnéticos que se dan dentro del túnel de resonancia.
Los átomos
individuales son estructuras muy sensibles a su entorno y tienen una gran
capacidad para detectar los campos electromagnéticos cercanos. El problema que
presentan es que son tan pequeños y volátiles que se necesitaba enfriarlos a
temperaturas próximas al cero absoluto –alrededor de -273 ºC– para poder
manipularlos a escala nanométrica.
Este proceso
es muy complejo y requiere un entorno muy restrictivo que hace inviable sus
posibles aplicaciones médicas. Sin embargo, los átomos artificiales y la nueva
técnica propuesta por el equipo de Quidant lo pueden hacer posible a
temperatura ambiente.
Referencia
bibliográfica:
Fecha de consulta:
06/05/2013.
Michael Geiselmann, Mathieu L. Juan, Jan Renger, Jana M. Say, Louise J.
Brown, F. Javier García de Abajo, Frank Koppens, Romain Quidant. “Three-dimensional
optical manipulation of a single electron spin”. Nature Nanotechnology,
10 de febrero de 2013 (on line). Doi:10.1038/nnano.2012.259.
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