Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) ha presentado una innovadora técnica de imagenología no lineal que permite visualizar tejidos biológicos internos en 3D utilizando fuentes de luz ordinarias, como punteros láser, en lugar de costosos láseres pulsados ultrarrápidos. Este avance, dirigido por los profesores Jung-Hoon Park y Jinmyoung Joo del Departamento de Ingeniería Biomédica, promete revolucionar el campo de la microscopía y la terapia fotodinámica.
La nueva tecnología de microscopía de fluorescencia no lineal emplea nanopartículas especializadas, lo que permite alcanzar una resolución y profundidades de penetración en los tejidos comparables a las de los sistemas convencionales que dependen de láseres femtosegundos. Esto la convierte en una herramienta valiosa para terapias dirigidas que afectan solo a las lesiones, preservando los tejidos circundantes. El trabajo ha sido publicado en la revista Advanced Materials.
Tecnología de imagenología avanzada
La dificultad de obtener imágenes claras de tejidos biológicos radica en la intensa dispersión de la luz que estos provocan. Métodos como la microscopía multiphotón se centran en inducir fluorescencia solo cerca del punto focal, filtrando el ruido de fondo generado por la dispersión. Sin embargo, la microscopía multiphotón requiere láseres pulsados femtosegundos para alcanzar las altas densidades de fotones necesarias para la absorción de múltiples fotones simultáneamente, lo que limita su accesibilidad en entornos clínicos y de laboratorio debido a su elevado costo.
El equipo de UNIST ha superado esta limitación mediante el uso de nanopartículas de conversión ascendente (UCNPs). Estas nanocristales, al ser inyectadas en tejidos biológicos a través del flujo sanguíneo, absorben fotones de un láser CW simple y emiten luz en longitudes de onda ultravioleta (UV), azul o infrarrojo cercano. Gracias a sus propiedades ópticas no lineales, donde la intensidad de emisión depende del cuadrado o cubo de la intensidad de la luz de excitación, se produce una fluorescencia significativa únicamente en las regiones donde la luz está altamente concentrada, como el punto focal.
Con este enfoque, el equipo logró capturar imágenes 3D de alta resolución de los vasos sanguíneos cerebrales en ratones vivos a profundidades de aproximadamente 800 micrómetros, lo que representa casi seis veces más que la microscopía confocal tradicional y es comparable a la microscopía multiphotón. Además, el sistema permitió la visualización en tiempo real del flujo sanguíneo a 30 fotogramas por segundo a través de un amplio campo de visión, demostrando su potencial para estudios vasculares in vivo de manera rápida.
Más allá de la imagenología, esta tecnología permite la fotomodulación tridimensional selectiva en profundidad dentro de medios turbios. Al aprovechar la fluorescencia localizada generada únicamente en el foco, los clínicos pueden activar agentes fotosensibles de manera precisa en los sitios objetivo, minimizando el daño colateral a los tejidos circundantes. El equipo demostró esta capacidad al activar materiales sensibles a los UV de forma selectiva dentro de las profundidades de los tejidos utilizando luz UV generada por UCNP.
Este avance ofrece una alternativa cost-effective a las herramientas de microscopía de alta gama tradicionales, proporcionando imágenes de alta resolución en tejidos profundos y terapia fotodinámica precisa sin la necesidad de láseres femtosegundos costosos. Combinado con equipos de diagnóstico existentes como la resonancia magnética (RM), esta tecnología podría mejorar significativamente la capacidad de monitorear el flujo sanguíneo cerebral, las respuestas metabólicas y otros procesos fisiológicos en entornos clínicos.
