La termografia ad infrarossi fa luce sui biomarcatori nelle cellule tumorali / Infrared imaging shines light on biomarkers in cancer cells

 La termografia ad infrarossi fa luce sui biomarcatori nelle cellule tumorali. Il procedimento del revetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questo tipo di applicazione.  / Infrared imaging shines light on biomarkers in cancer cells. The procedure of the ENEA RM2012A000637 rivet is very useful in this type of application.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Schema di una tecnica di imaging fototermico a infrarossi ad ampio campo, affiancato da immagini di cellule tumorali pancreatiche viventi che verrebbero individuate con tale tecnica. /  A diagram of wide-field infrared photothermal imaging alongside images of living pancreatic cancer cells it would be used to spot.

Le nuove tecniche di imaging chimico ad infrarossi potrebbero contribuire a combattere diverse forme di cancro, offrendo ai medici un metodo rapido e preciso per individuare i biomarcatori all'interno delle cellule.

In Gran Bretagna, un uomo su otto svilupperà un tumore alla prostata nel corso della sua vita, mentre negli Stati Uniti si prevede che quest'anno ad oltre 174.000 uomini verrà diagnosticata la malattia.

Ji-Xin Cheng, professore a contratto presso la Weldon School of Biomedical Engineering ed il Dipartimento di Chimica della Purdue University, afferma che uno studio pubblicato sul  New England Journal of Medicine  ha rilevato che è necessario sottoporre a screening 1.410 uomini e trattare 48 casi aggiuntivi di cancro alla prostata per prevenire un solo decesso.

"L'esame attuale non è preciso, quindi si ricorre spesso alla chirurgia perché i medici non riescono a stabilire con certezza se una massa tumorale di grandi dimensioni sia aggressiva o benigna", ha dichiarato Cheng in un comunicato.

Una nuova ricerca basata sull'imaging chimico ad infrarossi, condotta da Cheng e Ali Shakouri, direttore del Birck Nanotechnology Center presso il Discovery Park della Purdue University, potrebbe cambiare le cose consentendo studi microscopici più approfonditi dei tessuti per individuare eventuali anomalie e ridurre gli interventi chirurgici non necessari.

"L'impatto sarà notevole", ha affermato Cheng. "Questo nuovo metodo consentirebbe di individuare tumori aggressivi al seno, alla prostata ed altri tipi di cancro, fornendo informazioni sui biomarcatori e con una risoluzione spaziale submicronica."

La nuova tecnologia, descritta in dettaglio sulla rivista Science Advances, è stata sviluppata in collaborazione con ricercatori della Boston University e dell'Accademia cinese delle scienze.

L'articolo descrive la tecnica di irradiare un campione con un laser di eccitazione ad infrarossi e un altro laser di sonda visibile, misurando la differenza tra lo stato caldo e quello freddo. La rilevazione fototermica viene utilizzata per migliorare la risoluzione spaziale di un ordine di grandezza rispetto alla microscopia ad infrarossi tradizionale, offrendo l'opportunità di ricercare diversi biomarcatori all'interno delle cellule.

Cheng e Shakouri hanno utilizzato una telecamera lock-in sufficientemente veloce da gestire un milione di pixel al secondo in parallelo. Shakouri, inventore della telecamera lock-in, ha affermato che la telecamera rileva variazioni minime della luce in ingresso.

Si ritiene che la ricerca si basi su un lavoro di Cheng e colleghi pubblicato tre anni fa sulla stessa rivista. Le precedenti tecniche di imaging richiedevano otto secondi per immagine, un tempo considerato troppo lungo da Cheng poiché cellule e molecole sono in costante movimento.

Le ricerche future includeranno studi volti ad ampliare il campo visivo, in modo da poter esaminare campioni di dimensioni pari a pochi millimetri.

Cheng vuole inoltre aumentare la sensibilità per rilevare particelle molto piccole, come un singolo virus od un singolo batterio. Quest'ultima possibilità consentirebbe un rilevamento più rapido della risposta batterica agli antibiotici.

"Attualmente, la pratica medica prevede di impiegare 1-2 giorni per la coltura di un campione, dopodiché il medico può stabilire se si ha un'infezione o meno", ha affermato. "Ma se riuscissimo a misurare la presenza di un singolo batterio, otterremmo una diagnosi rapida. Questa sarebbe un'applicazione molto importante di questa piattaforma."

ENGLISH

New infrared chemical imaging could help fight different forms of cancer by giving doctors a quick and accurate way of detecting biomarkers within cells.

In Britain, one-in-eight men will develop prostate cancer during their lifetime and in the US  over 174,000 men are predicted to be diagnosed with the disease this year.

Ji-Xin Cheng, adjunct professor of Purdue University’s Weldon School of Biomedical Engineering and the Department of Chemistry, says a paper in the New England Journal of Medicine found that 1,410 men need to be screened and 48 additional cases of prostate cancer need to be treated to prevent only one death.

“The current examination isn’t precise, so there’s a lot of surgery because doctors can’t tell when there’s a large amount of cancer, whether it’s aggressive or benign,” Cheng said in a statement.

New infrared chemical imaging work involving research by Cheng and Ali Shakouri, the Mary Jo and Robert L. Kirk Director of the Birck Nanotechnology Center in Purdue’s Discovery Park, could change this by allowing better microscopic studies of tissue to detect what anomalies exist and reduce unnecessary surgeries.

“The impact will be big,” Cheng said. “This new method would allow the detection of aggressive breast, prostate and other cancers with biomarker information and at submicron spatial resolution.”

The new technology - detailed in Science Advances – was developed with collaboration with researchers from Boston University and the Chinese Academy of Sciences.

The paper describes shining an infrared excitation laser and another visible probe laser through a sample and measuring the difference between the hot and cold states. Photothermal detection is used to improve the spatial resolution by one order of magnitude compared to traditional infrared microscopy, providing an opportunity to look for the various biomarkers within the cells.

Cheng and Shakouri used a lock-in camera that was fast enough to handle the million pixels per second in parallel. Shakouri, inventor of the lock-in camera, said the camera detects very small changes in light coming into it.

The research is said to build on work by Cheng and colleagues published three years ago in the same journal. Previous imaging needed eight seconds per image, considered too slow by Cheng because cells and molecules are in constant motion.

Future research will include work to increase the field of view so that the size of the sample that can be examined can be as large as a few millimetres.

Cheng also wants to push the sensitivity to detect very small particles like a single virus or a single bacterium. The latter can allow faster detection of bacterial response to antibiotics.

“Current medical practice is to spend 1-2 days to culture a specimen, then a doctor can tell you if you have an infection or not,” he said. “But if we can measure that at a single bacterium level, that’s a rapid detection. That will be a very important application of this platform.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/infrared-imaging-shines-light-on-biomarkers-in-cancer-cells?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic