Quarta-feira, 13 de fevereiro de 2013.- Cientistas do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) da UPC em Castelldefels (Barcelona) conseguiram desenvolver átomos artificiais para produzir ressonâncias magnéticas nas células em escala molecular, o que poderia revolucionar o campo da imagem para diagnóstico médico .
A pesquisa, realizada em colaboração com a CSIC e a Universidade Macquarie da Austrália, desenvolveu uma nova técnica, semelhante à ressonância magnética, mas com resolução e sensibilidade muito mais altas, o que permite a digitalização de células individuais.
O trabalho, publicado na revista "Nature Nanotech", foi liderado pelo Dr. Romain Quidant.
Conforme relatado pelo ICFO, a pesquisa conseguiu usar átomos artificiais, partículas nanométricas de diamante dopado com uma impureza de nitrogênio, para poder detectar campos magnéticos muito fracos, como os gerados em algumas moléculas biológicas.
A ressonância magnética convencional registra os campos magnéticos dos núcleos atômicos do corpo que foram previamente excitados por um campo eletromagnético externo e, de acordo com a resposta de todos esses átomos, a evolução de certas doenças pode ser monitorada e diagnosticada com uma resolução milimétrica.
No entanto, na ressonância convencional, objetos menores não têm átomos suficientes para observar o sinal de resposta.
A técnica inovadora proposta pela ICFO melhora significativamente a resolução até a escala nanométrica (1.000.000 vezes maior que o milímetro), possibilitando a medição de campos magnéticos muito fracos, como os criados por proteínas.
"Nosso método abre a porta para poder realizar ressonâncias magnéticas em células isoladas, obtendo uma nova fonte de informação para entender melhor os processos intracelulares e diagnosticar doenças nessa escala", explicou o pesquisador do ICFO Michael Geiselmann.
Até agora, só era possível alcançar essa resolução em laboratório, usando átomos individuais em temperaturas próximas ao zero absoluto, em torno de -273 graus Celsius.
Os átomos individuais são estruturas muito sensíveis ao meio ambiente e possuem uma grande capacidade de detectar campos eletromagnéticos próximos, mas são tão pequenos e voláteis que precisam ser resfriados a temperaturas próximas ao zero absoluto para manipulá-los, em um processo muito complexo que requer ambiente que inviabiliza suas possíveis aplicações médicas.
No entanto, os átomos artificiais usados pela equipe de Quidant são formados por uma impureza de nitrogênio capturada dentro de um pequeno cristal de diamante.
"Essa impureza tem a mesma sensibilidade que um átomo individual, mas é muito estável à temperatura ambiente, graças ao seu encapsulamento. Essa concha de diamante nos permite lidar com a impureza do nitrogênio em um ambiente biológico e, portanto, permite escanear células", Quidant argumentou.
Para capturar e manipular esses átomos artificiais, os pesquisadores usam luz laser, que funciona como uma pinça capaz de direcioná-los acima da superfície do objeto a ser estudado e, assim, receber informações dos pequenos campos magnéticos que o compõem.
O surgimento dessa nova técnica pode revolucionar o campo da imagem para diagnóstico médico, pois otimiza substancialmente a sensibilidade da análise clínica e, portanto, melhora a possibilidade de detectar doenças mais cedo e tratá-las com mais sucesso.
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A pesquisa, realizada em colaboração com a CSIC e a Universidade Macquarie da Austrália, desenvolveu uma nova técnica, semelhante à ressonância magnética, mas com resolução e sensibilidade muito mais altas, o que permite a digitalização de células individuais.
O trabalho, publicado na revista "Nature Nanotech", foi liderado pelo Dr. Romain Quidant.
Conforme relatado pelo ICFO, a pesquisa conseguiu usar átomos artificiais, partículas nanométricas de diamante dopado com uma impureza de nitrogênio, para poder detectar campos magnéticos muito fracos, como os gerados em algumas moléculas biológicas.
A ressonância magnética convencional registra os campos magnéticos dos núcleos atômicos do corpo que foram previamente excitados por um campo eletromagnético externo e, de acordo com a resposta de todos esses átomos, a evolução de certas doenças pode ser monitorada e diagnosticada com uma resolução milimétrica.
No entanto, na ressonância convencional, objetos menores não têm átomos suficientes para observar o sinal de resposta.
A técnica inovadora proposta pela ICFO melhora significativamente a resolução até a escala nanométrica (1.000.000 vezes maior que o milímetro), possibilitando a medição de campos magnéticos muito fracos, como os criados por proteínas.
"Nosso método abre a porta para poder realizar ressonâncias magnéticas em células isoladas, obtendo uma nova fonte de informação para entender melhor os processos intracelulares e diagnosticar doenças nessa escala", explicou o pesquisador do ICFO Michael Geiselmann.
Até agora, só era possível alcançar essa resolução em laboratório, usando átomos individuais em temperaturas próximas ao zero absoluto, em torno de -273 graus Celsius.
Os átomos individuais são estruturas muito sensíveis ao meio ambiente e possuem uma grande capacidade de detectar campos eletromagnéticos próximos, mas são tão pequenos e voláteis que precisam ser resfriados a temperaturas próximas ao zero absoluto para manipulá-los, em um processo muito complexo que requer ambiente que inviabiliza suas possíveis aplicações médicas.
No entanto, os átomos artificiais usados pela equipe de Quidant são formados por uma impureza de nitrogênio capturada dentro de um pequeno cristal de diamante.
"Essa impureza tem a mesma sensibilidade que um átomo individual, mas é muito estável à temperatura ambiente, graças ao seu encapsulamento. Essa concha de diamante nos permite lidar com a impureza do nitrogênio em um ambiente biológico e, portanto, permite escanear células", Quidant argumentou.
Para capturar e manipular esses átomos artificiais, os pesquisadores usam luz laser, que funciona como uma pinça capaz de direcioná-los acima da superfície do objeto a ser estudado e, assim, receber informações dos pequenos campos magnéticos que o compõem.
O surgimento dessa nova técnica pode revolucionar o campo da imagem para diagnóstico médico, pois otimiza substancialmente a sensibilidade da análise clínica e, portanto, melhora a possibilidade de detectar doenças mais cedo e tratá-las com mais sucesso.
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