FUJIFILM Corporation ha sviluppato una tecnologia di imaging con spettroscopia Raman (SERS) potenziata in superficie in grado di analizzare ampie aree di metaboliti tissutali non etichettati/non colorati con elevata precisione utilizzando SERS che migliora la diffusione della luce Raman quando la sostanza bersaglio viene irradiata con luce, rilevamento di sostanze ad alta sensibilità.

Nella ricerca congiunta condotta dai laboratori Frontier Core-Technology di Fujifilm, Sede centrale della ricerca e sviluppo e Università di Keio (visiting professor Makoto Suematsu, Presidente della Japan Agency for Medical Research and Development come ruolo principale, Yasuaki Kabe, docente a tempo pieno del Dipartimento di Chimica Medica, Scuola di Medicina, e altri), questa tecnologia è riuscita nella prima visualizzazione automatizzata al mondo della distribuzione dei tessuti cancerosi in una sezione di tessuti di topo dalle informazioni sui metaboliti dell'imaging SERS. Si tratta di risultati innovativi che porteranno alla diagnosi patologica automatizzata dei tumori, quali la resistenza agli agenti antitumorali e la determinazione del grado di malignità, oltre a consentire una discriminazione più accurata della progressione dei tumori. I risultati di questa ricerca saranno pubblicati nell'edizione online highlight della rivista scientifica Comunicazioni sulla natura il 19 aprile 2018.

Per l'analisi di tessuti e lesioni cancerose, metodi come l'etichettatura con anticorpi e l'imaging della morfologia cellulare attraverso la colorazione sono comunemente usati in termini di metodi. Analizzando le lievi anomalie morfologiche di una cellula con elevata precisione, però, richiede una notevole abilità. In tale contesto, l'imaging mediante SERS (SERS imaging) sta attirando l'attenzione per la sua capacità di analizzare i tessuti identificando sostanze come i metaboliti che sono unici per la lesione piuttosto che condurre un'analisi morfologica utilizzando l'etichettatura e la colorazione.

L'imaging SERS è un metodo analitico che utilizza un fenomeno chiamato scattering Raman, in cui la luce con lunghezza d'onda unica per la struttura molecolare viene dispersa quando la sostanza bersaglio su un substrato viene irradiata con la luce. Inoltre, posizionando microparticelle metalliche come oro di dimensioni nanometriche sul substrato, la dispersione Raman dalla sostanza bersaglio può essere potenziata, consentendo il rilevamento di sostanze con elevata sensibilità. Però, era difficile posizionare le microparticelle metalliche in modo uniforme su un'ampia area del substrato ed estrarre solo le informazioni necessarie dalla diffusione Raman potenziata per creare un'immagine.

Nei suoi laboratori Frontier Core-Technology, Fujifilm ha utilizzato la sua tecnologia di formazione dei grani e la tecnologia nanofotonica coltivata attraverso il settore delle pellicole fotografiche per sviluppare una tecnologia di imaging SERS in grado di analizzare ampie aree di metaboliti tissutali non etichettati/non macchiati con elevata precisione.

Caratteristiche della tecnologia di imaging SERS sviluppata da Fujifilm

In grado di rilevare la sostanza bersaglio in una vasta area con una sensibilità significativamente superiore rispetto all'imaging Raman convenzionale attraverso un design che utilizza la tecnologia di formazione dei grani e la tecnologia nanofotonica, disperdendo uniformemente nanoparticelle d'oro a forma di fagiolo di cavallo sul substrato.

In grado di acquisire immagini della sostanza bersaglio come la lesione con precisione estraendo solo le informazioni necessarie con un algoritmo di imaging proprietario.

La luce può essere irradiata dal lato del substrato utilizzando vetro trasparente e boehmite come substrato. Poiché la luce può essere irradiata e la diffusione Raman può essere rilevata senza essere ostruita dalla sostanza bersaglio, è possibile un'analisi molto precisa.

Ulteriore, nella ricerca congiunta condotta con la Keio University School of Medicine, Dipartimento di Chimica, sono state confrontate la distribuzione dei tessuti cancerosi nelle sezioni di tessuto di topo modello e la diffusione Raman dei rispettivi metaboliti rilevati con la tecnologia di imaging SERS, e sono stati identificati i metaboliti con la distribuzione unica per il cancro. Inoltre, lo studio è riuscito nella prima visualizzazione automatizzata al mondo della distribuzione di tessuti cancerosi non etichettati/non colorati attraverso l'imaging SERS con elaborazione di immagini proprietaria. Avanzando questa tecnologia, esiste la possibilità che possa portare a una discriminazione più accurata della progressione dei tumori dalle informazioni sui metaboliti, piuttosto che diagnosi basate su lievi anomalie morfologiche. Inoltre, si prevede che porti alla realizzazione di diagnosi qualitative del cancro, come determinare se vi sia resistenza agli agenti antitumorali attraverso test continui e determinare il grado di malignità di un cancro.

Fujifilm applicherà ampiamente la tecnologia di imaging SERS all'area del bio-imaging oltre all'area della diagnosi del cancro, contribuendo a migliorare la qualità medica.