Ricercatori dell'Helmholtz Zentrum München e dell'Università della California, Los Angeles (UCLA), sviluppato congiuntamente nuovi strumenti di imaging per consentire l'imaging non invasivo di strutture distinte, come vasi sanguigni, in multicolor e in tempo reale. Il nuovo sistema di imaging si basa su un approccio ampiamente utilizzato in altri settori e consente il monitoraggio di più parametri (multiplexing), una sfida tecnica che potrebbe interrompere le future applicazioni di imaging clinico.

L'imaging medico è uno strumento chiave per la diagnosi e la chirurgia guidata dalle immagini. Imaging nei mammiferi, però, diventa difficile quando il soggetto è in movimento o sveglio, un presupposto importante per un monitoraggio accurato. Gli approcci attuali devono ancora ottenere una combinazione di imaging in tempo reale, multiplexing, alto grado di penetrazione dei tessuti, e un adeguato livello di risoluzione che permetta la distinzione di diverse tipologie di strutture es. nervi e vasi sanguigni.

Alla ricerca di una soluzione migliore

Il gruppo di ricerca guidato dal biochimico Oliver Bruns a Monaco di Baviera e dalla chimica Ellen Sletten a Los Angeles ha esplorato il potenziale dell'imaging a infrarossi a onde corte, o immagini SWIR. Questo metodo di imaging esistente è comunemente usato nelle applicazioni legate alla difesa e nell'astronomia, ma finora era stato poco esplorato per le applicazioni cliniche.

"Volevamo sfruttare il fatto che la regione SWIR fornisce una risoluzione superiore e una maggiore penetrazione nei tessuti rispetto alla regione del vicino infrarosso. Offre anche una gamma ampliata di lunghezze d'onda che consente di rilevare più canali sufficientemente separati da essere rilevati fianco a fianco, "dice Ellen Sletten, che è professore nel Dipartimento di Chimica e Biochimica dell'UCLA e ha condiviso l'autore corrispondente. "Esplorare questo attributo potrebbe rivelarsi fondamentale nel monitoraggio di più parametri contemporaneamente".

Esplorare le potenzialità di un nuovo sistema

Il team ha progettato e sintetizzato nuovi coloranti e caratterizzato le loro proprietà fotofisiche che indicavano la loro capacità di eccitazione multiplex in tempo reale nelle regioni del vicino infrarosso e SWIR. Ha quindi sviluppato una nuova configurazione di imaging SWIR con tre laser e una telecamera appropriata e ha dimostrato, in vivo, che potevano catturare filmati multicolori in tempo reale. In cima a questo, hanno catturato immagini che differenziano chiaramente i vasi linfatici dalle vene e dalle arterie e ne monitorano la funzione. La tecnologia è anche abbastanza veloce da visualizzare in topi svegli e in movimento.

Per di più, il feedback in tempo reale ha consentito la chirurgia guidata dalle immagini nei topi.

"La capacità di differenziare più tessuti strettamente posizionati, come le strutture linfatiche e circolatorie e monitorarne contemporaneamente la funzione ha implicazioni nella diagnostica non invasiva e nell'espansione delle tecnologie per la chirurgia guidata dalla fluorescenza, "aggiunge Emily Cosco, che ha condotto questo studio sia all'Helmholtz Zentrum München che all'UCLA.

Attualmente, il gruppo presso l'Helmholtz Pioneer Campus sta collaborando con chirurghi e medici a Stanford, nonché a Monaco e Colonia per tradurre la nuova tecnologia nella pratica clinica nel prossimo futuro. L'enfasi in queste collaborazioni cliniche è sul trattamento del cancro e dell'infiammazione.

Oliver Bruns, l'altro autore corrispondente che è ricercatore principale presso l'Helmholtz Pioneer Campus dell'Helmholtz Zentrum München, dice, "Il nostro sistema ha il potenziale per interrompere le applicazioni mediche. Il passo successivo è stabilire come questa tecnologia può essere trasferita dal banco al letto del paziente. Una chiara applicazione potenziale è l'imaging intraoperatorio. Naturalmente, è necessario molto lavoro per vedere quale sia l'effettiva operazione che trarrà beneficio da SWIR, ma la capacità di distinguere le strutture in più colori ora rende questo strumento un potenziale candidato per la resezione del tumore".