Pesquisadores da Helmholtz Zentrum München e da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA), desenvolveram em conjunto novas ferramentas de imagem para permitir imagens não invasivas de estruturas distintas, como vasos sanguíneos, em multicolor e em tempo real. O novo sistema de imagem é baseado em uma abordagem amplamente usada em outras indústrias e permite o monitoramento de vários parâmetros (multiplexação) - um desafio técnico que pode atrapalhar futuras aplicações de imagem clínica.

A imagem médica é uma ferramenta fundamental para o diagnóstico e a cirurgia guiada por imagem. Imagem em mamíferos, Contudo, torna-se um desafio quando o assunto está em movimento ou acordado - uma pré-condição importante para um monitoramento preciso. As abordagens atuais ainda precisam alcançar uma combinação de imagens em tempo real, multiplexação, alto grau de penetração no tecido, e um nível adequado de resolução que permite a distinção de diferentes tipos de estruturas, e. nervos e vasos sanguíneos.

Procurando por uma solução melhor

O grupo de pesquisa liderado pelo bioquímico Oliver Bruns em Munique e pela química Ellen Sletten em Los Angeles explorou o potencial da imagem infravermelha de ondas curtas, ou imagem SWIR. Este método de imagem existente é comumente usado em aplicações relacionadas à defesa e astronomia, mas tinha sido pouco explorado até agora para aplicações clínicas.

"Queríamos aproveitar o fato de que a região SWIR fornece resolução superior e maior penetração no tecido do que a região do infravermelho próximo. Ela também oferece uma faixa expandida de comprimentos de onda, permitindo que vários canais separados o suficiente para serem detectados lado a lado, "diz Ellen Sletten, que é professor do Departamento de Química e Bioquímica da UCLA e autor correspondente compartilhado. "Explorar esse atributo pode ser crítico no monitoramento de vários parâmetros simultaneamente."

Explorando o potencial de um novo sistema

A equipe projetou e sintetizou novos corantes e caracterizou suas propriedades fotofísicas que indicaram sua capacidade de excitação multiplexada em tempo real nas regiões do infravermelho próximo e SWIR. Em seguida, desenvolveu uma nova configuração de imagem SWIR com três lasers e uma câmera apropriada e demonstrou, na Vivo, que eles poderiam capturar filmes multicoloridos em tempo real. Além do mais, eles capturaram imagens que diferenciam claramente os vasos linfáticos das veias e artérias e monitoram sua função. A tecnologia também é rápida o suficiente para gerar imagens em ratos ativos e em movimento.

Além disso, o feedback em tempo real permitiu a cirurgia guiada por imagem em ratos.

"A capacidade de diferenciar vários tecidos próximos posicionados, como estruturas linfáticas e circulatórias e, simultaneamente, monitorar sua função tem implicações em diagnósticos não invasivos, bem como na expansão de tecnologias para cirurgia guiada por fluorescência, "acrescenta Emily Cosco, que conduziu este estudo na Helmholtz Zentrum München e na UCLA.

Atualmente, o grupo do Helmholtz Pioneer Campus está colaborando com cirurgiões e médicos em Stanford, bem como em Munique e Colônia, para traduzir a nova tecnologia em prática clínica em um futuro próximo. A ênfase nessas colaborações clínicas está no tratamento do câncer e da inflamação.

Oliver Bruns, o outro autor correspondente que é o investigador principal do Helmholtz Pioneer Campus de Helmholtz Zentrum München, diz, "Nosso sistema tem o potencial de interromper as aplicações médicas. A próxima etapa é estabelecer como essa tecnologia pode ser traduzida da bancada para a cabeceira. Uma aplicação potencial clara é a imagem intra-operatória. Claro, muito trabalho é necessário para ver qual é a operação real que se beneficiará do SWIR, mas a capacidade de distinguir estruturas em várias cores agora torna esta ferramenta uma candidata potencial para ressecção de tumor. "