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A tinta da tatuagem podia ser a chave a melhorar a detecção do cancro

A tinta humilde na agulha de um artista da tatuagem podia ser a chave a melhorar a detecção do cancro, agradecimentos à pesquisa nova do departamento de USC Viterbi da engenharia biomedicável.

O professor adjunto sábio de Gabilan no departamento com um laboratório no centro de USC Michelson para a ciência biológica convergente, a Cristina Zavaleta e a sua equipe desenvolveu recentemente os agentes novos do contraste da imagem lactente que usam tinturas comuns tais como corantes alimentares da tinta e da tatuagem. Quando estas tinturas são anexadas aos nanoparticles, podem iluminar cancros, permitindo que os profissionais médicos diferenciem-se melhor entre células cancerosas e pilhas adjacentes do normal. O trabalho foi publicado na ciência dos matérias biológicos.

A detecção atempada é crucial para que os pacientes tenham os resultados melhores possível do cancro; uma doença que afecte sobre 38% dos americanos a dada altura de sua vida.

Contudo, a detecção é desafiante sem os bons agentes da imagem lactente; contraste os materiais que quando injetados em pacientes, permitem a imagem lactente tal como MRI e CT à função com melhores sensibilidade e especificidade, permitindo profissionais médicos de diagnosticar com precisão, e os cirurgiões para identificar as margens exactas dos tumores.

“Por exemplo, se o problema é cancro do cólon, isto é detectado através da endoscopia,” Zavaleta disse. “Mas um endoscópio é literalmente apenas uma lanterna elétrica na extremidade de uma vara, assim que dará somente a informação sobre a estrutura dos dois pontos - você pode ver um pólipo e conhecê-lo para precisar de tomar uma biópsia.”

“Mas se nós poderíamos fornecer ferramentas da imagem lactente para ajudar doutores a ver se esse pólipo particular é cancerígeno ou apenas benigno, talvez precisam nem sequer de tomá-lo,” disse.

Os nanoparticles iluminados movem-se através de um vaso sanguíneo para encontrar o cancro. As tinturas da coloração foram incorporadas em nanoparticles para permitir um contraste mais sensível da imagem lactente ao identificar pilhas cancerígenos.

Para conseguir esta, a equipe descobriram uma fonte original de agentes de contraste ópticos das tinturas da coloração do agregado familiar e os pigmentos que nós encontramos rotineiramente. Estas “tintas ópticas” podem ser anexadas aos nanoparticles deescolha de objectivos para melhorar a detecção e a localização do cancro.

As tinturas e os pigmentos foram descobertos dos agentes de coloração comuns que já têm a aprovação dos E.U. (FDA) Food and Drug Administration, que as esperanças da equipe podem os permitir de ser mais facilmente e executado com segurança na prática da imagem lactente.

Para Zavaleta, a inspiração golpeou em um lugar incomum -- uma classe da animação com os artistas de Pixar em Emeryville, Califórnia, a HOME do estúdio famoso. Zavaleta, que aprecia a arte e a animação entre seus passatempos, disse que estêve intrigada pelas tintas e pelas pinturas que os artistas trazidos classificar.

“Eu estava pensando sobre como estas pinturas realmente altas do pigmento, como aguarelas do guache, eram brilhantes em uma maneira que eu não tinha visto antes, e eu queria saber se tiveram propriedades ópticas interessantes,” Zavaleta disse.

A ideia conduziu-a ao artista em San Francisco próximo, céu da tatuagem de Adam, um outro artesão que trabalha com tinturas brilhantes.

Eu recordo que eu trouxe uma placa de 96 poços e esguinchou a tinta da tatuagem em cada um dos poços. Então eu tomei as tintas a nosso varredor de Raman (usado para detectar sensìvel nossos nanoparticles deescolha de objectivos) e descoberto estas impressões digitais espectrais realmente surpreendentes que nós poderíamos usar ao código de barras nossos nanoparticles. Era super esfria.”

Cristina Zavaleta

Um dos desafios da segurança da imagem lactente usando nanoparticles, é que frequentemente estes nanoparticles podem ter uma retenção prolongada nos órgãos como o fígado e o baço, que são responsáveis para que tentar divida o nanoparticle. Devido a estes interesses da segurança, é crucial considerar nanomaterials biodegradáveis. Actualmente, há uma quantidade limitada de agentes ópticos do contraste aprovados para o uso clínico.

Com isto em mente, a equipe de Zavaleta considerou os corantes alimentares comuns que poderiam ser usados para decorar os nanoparticles, tais como as tinturas encontradas em doces coloridos como pinos e m&Ms. Estes produtos alimentares brilhantemente coloridos que os seres humanos consomem rotineiramente foram julgados pelo FDA como o cofre forte para o consumo humano.

“Nós pensamos-nos, deixamos- olhar alguns dos corantes alimentares aprovados pelo FDA da droga, do cosmético e que existem e vêem que propriedades ópticas são entre aquelas tinturas,” Zavaleta disseram. “E de modo que seja onde nós terminamos acima de encontrar que muitas destas tinturas aprovados pelo FDA têm as propriedades ópticas interessantes que nós poderíamos explorar para a imagem lactente.”

A equipe desenvolveu um nanoparticle que levasse estes agentes altamente pigmentados da imagem lactente como uma “carga útil.” Zavaleta disse que as partículas são de um tamanho específico que as permitisse de penetrar passiva em áreas do tumor, mas podem igualmente ser retido devido a seu tamanho.

A maioria dos agentes do contraste da imagem lactente usados na clínica são hoje tinturas pequenas da molécula.

“Com moléculas pequenas, você pode poder vê-las acumular inicialmente em áreas do tumor, mas você teria que ser antes que terminem acima deixar a área do tumor a ser excretada,” Zavaleta rápido disse. “Nossos nanoparticles acontecem ser pequenos bastante escoar completamente, mas ao mesmo tempo grande bastante para ser retido no tumor, e aquele é o que nós chamamos o efeito aumentado da permeabilidade e da retenção.”

O nanoparticle pode igualmente “ser decorado” com uma carga útil maior da tintura do que os agentes pequenos precedentes da imagem lactente da molécula, que a equipe mostrou sob a imagem lactente da fluorescência conduzem a um sinal mais brilhante e à localização significativa dos nanoparticles nos tumores.

“Se você encapsula um grupo das tinturas em um nanoparticle, você está indo poder vê-lo melhorar porque está indo ser mais brilhante,” Zavaleta disse. “É como a utilização de um pacote de tinturas um pouco do que apenas uma única tintura.”

Source:
Journal reference:

Salinas, H.R., et al. (2020) A colorful approach towards developing new nano-based imaging contrast agents for improved cancer detection. Biomaterials Science. doi.org/10.1039/D0BM01099E.