p Quando olhamos para as células biológicas sob um microscópio, geralmente não são muito coloridos. Normalmente, para visualizá-los, temos que adicionar cor artificialmente - normalmente por meio de coloração. Ao fazê-lo, podemos ver sua forma e disposição em um tecido e determinar se eles são saudáveis ​​ou não. p As vezes, no entanto, a estrutura celular por si só não é suficiente para identificar com precisão a doença - o que pode levar a diagnósticos errados e consequências potencialmente fatais para um paciente. Mas e se houvesse uma maneira não apenas de ver a estrutura das células, mas também determinar se eles são anormais, simplesmente olhando para sua cor intrínseca ao microscópio?

p Esse era o objetivo de nossa equipe ao desenvolver uma nova ferramenta de diagnóstico médico chamada NanoMslide. Modificamos uma lâmina de microscópio padrão para transformá-la em uma ferramenta poderosa para a detecção do câncer de mama. Nossa pesquisa foi publicada hoje em Natureza .

p A detecção precoce é fundamental

p Estima-se que uma em cada oito mulheres australianas será diagnosticada com câncer de mama aos 85 anos. Como ocorre com a maioria dos cânceres, pegar a doença precocemente é crítico. Contudo, um diagnóstico preciso dos estágios iniciais do câncer de mama requer a identificação de um pequeno número de células doentes em todo o tecido, o que pode ser incrivelmente desafiador.

p O NanoMslide pode manipular a luz em nanoescala, fazendo com que as células "iluminem" com contraste de cores vivas. Isso torna mais fácil reconhecer células potencialmente cancerosas (ou anomalias benignas) dentro do tecido.

p Ao fornecer uma maneira de distinguir instantaneamente quais células podem ser cancerosas, a ferramenta pode ajudar a reduzir a incerteza atual em torno da detecção do câncer de mama em estágios iniciais. Com a mamografia, distinguir anormalidades de mama de câncer de mama precoce após biópsia é muito importante, particularmente porque as taxas de diagnósticos errados podem chegar a 15%.

p Principais barreiras no desenvolvimento

p Incorporar a nanotecnologia ao diagnóstico médico apresenta uma série de desafios. Levamos seis anos de desenvolvimento para garantir que o NanoMslide funcionasse com eficácia. No final, foi uma combinação de nanofabricação de ponta, uma quantidade significativa de tentativa e erro e um pouco de sorte que levou à nossa descoberta.

p Por décadas, os pesquisadores sabem que as células cancerosas tendem a interagir com a luz de uma forma diferente das células saudáveis. Isso se deve a uma variedade de fatores, como a distribuição de proteínas dentro da célula e diferenças em sua forma geral.

p O principal desafio é que essas diferenças podem ser extremamente sutis e podem se apresentar de várias maneiras. Abordagens anteriores para diferenciar células cancerosas (sem usar manchas ou rótulos) tendem a usar equipamentos de microscopia especializados, ou técnicas complexas.

p Mas essas abordagens são difíceis de incorporar aos fluxos de trabalho de patologia existentes e podem exigir treinamento e conhecimento especializado. Portanto, adotamos uma abordagem radicalmente diferente.

p Sucesso com tecido humano

p Em vez de focar no desenvolvimento de um microscópio melhor, em vez disso, focamos em melhorar a lâmina de microscópio.

p Ao desenvolver um revestimento nanofabricado especial, modificamos a superfície de uma lâmina comum de microscópio e a transformamos em um enorme sensor. O que é realmente notável é que as estruturas do sensor têm apenas algumas centenas de nanômetros de diâmetro, ainda são repetidos com incrível precisão em uma área de dezenas de centímetros, ou mais.

p Mantendo este nível de precisão, que é necessário para uma fabricação confiável nesta escala, avançou nas técnicas de nanofabricação que só se tornaram comercialmente disponíveis nos últimos seis anos.

p O sensor é ativado por luz visível. E quando um objeto, como um tecido ou uma única célula, entra em contato com a superfície do sensor, cores são produzidas. É esse recurso que conseguimos otimizar para permitir que os patologistas detectem células que são provavelmente cancerosas, apenas olhando para eles.

p Os corantes usados ​​atualmente para tingir tecidos (para visualizar o formato e a arquitetura das células) normalmente se apresentam em uma ou duas cores. O NanoMslide renderiza tecidos em um belo contraste de cores, tornando mais fácil diferenciar vários tipos de células em um único slide.

p Para nosso estudo, testamos as lâminas com patologistas especialistas em câncer de mama, usando um modelo de mouse e tecido do paciente. Começando com um modelo bem caracterizado de pequenos animais, nossa equipe de físicos, pesquisadores de câncer e patologistas de mama foram capazes de desenvolver ainda mais a tecnologia.

p Por fim, chegamos ao ponto em que podíamos ter certeza de que algumas das cores específicas visíveis eram indicativas de células cancerosas. Isso levou a novas avaliações de patologia com o tecido do paciente, onde há mais complexidade para enfrentar em termos de diagnóstico.

p Ainda, mesmo neste cenário mais desafiador, o NanoMslide teve um desempenho forte. Ele também superou alguns biomarcadores comerciais, que são usados ​​como um auxílio para diagnósticos limítrofes (onde o câncer é difícil de distinguir de anomalias benignas).

p Como passar da televisão em preto e branco para a colorida

p Como a tecnologia não depende de nenhuma função especial, ou interações moleculares específicas, pode ser potencialmente aplicado a outros tipos de câncer - até mesmo outros tipos de doenças. Outra aplicação que está sendo trabalhada agora é examinar os resultados de biópsias líquidas, como cotonetes de bochecha, para análise imediata do ponto de atendimento.

p Em abril, tivemos a sorte de nos beneficiar da abertura de um novo instrumento no Australian National Fabrication Facility para permitir o aumento da produção. Isso significa que o NanoMslide pode ser movido da fabricação de pequena para média escala, permitindo-nos explorar uma série de aplicações diferentes, e produzir o número de slides necessários para validação clínica adicional.

p A tecnologia também pode ser extremamente benéfica para o crescente espaço da patologia digital, onde as cores vivas geradas pelo NanoMslide podem ajudar a desenvolver algoritmos de inteligência artificial de próxima geração para identificar sinais de doenças. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.