Innovador análisis de sangre basado en la luz infrarroja
Vigilar la salud y detectar los trastornos en una fase temprana
Un nuevo estudio realizado por un equipo de físicos láser, biólogos moleculares y médicos de la LMU de Múnich y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica ha confirmado la estabilidad temporal de la composición molecular de la sangre en una población de individuos sanos. Los datos sientan las bases de un nuevo método para controlar los componentes de la sangre y detectar alteraciones que revelen cambios en el estado de salud de una persona.
Los paneles de sangre son tan individuales como las huellas dactilares. Los investigadores del equipo de attoworld en la LMU y el MPQ han investigado ahora la estabilidad de esta llamada huella molecular de la sangre a lo largo del tiempo.
Dennis J.K.H. Luck
La composición molecular de la sangre proporciona información sobre el estado de salud de una persona y puede compararse con una huella dactilar individual. En principio, los cambios en los componentes de la sangre pueden servir como signos tempranos de enfermedad. Sin embargo, antes de poder utilizar las huellas dactilares químicas con fines de diagnóstico, debe establecerse firmemente la estabilidad de los patrones moleculares en personas sanas a lo largo del tiempo. Los investigadores, bajo la dirección de la Dra. Mihaela Žigman, jefa del grupo de Diagnóstico Infrarrojo de Banda Ancha (BIRD) del Departamento de Física del Láser dirigido por el Prof. Ferenc Krausz en la LMU de Múnich y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (MPQ), en colaboración con la Prof. Dra. Nadia Harbeck del Centro Médico de la LMU, han logrado esta tarea. Con la ayuda de un método conocido como espectroscopia infrarroja por transformación de Fourier (FTIR), el equipo ha demostrado que la composición molecular de las muestras de sangre obtenidas de una cohorte de donantes sanos permanece estable durante un periodo de varios meses, y ha confirmado que cada uno de los espectros resultantes puede asignarse claramente a una persona individual.
El diagnóstico rápido de las enfermedades humanas es un problema de larga data en la medicina. Dado que las enfermedades suelen alterar la composición molecular de los fluidos corporales circulantes, la obtención de una instantánea de su composición molecular tendría un valor incalculable para detectar una multitud de estados de enfermedad, y los tipos y concentraciones de las numerosas moléculas que se encuentran en el torrente sanguíneo pueden proporcionar información vital sobre la salud de una persona. El verdadero reto, sin embargo, llega cuando se intenta determinar la composición exacta de los fluidos corporales, dado que las concentraciones de las moléculas informativas suelen ser extremadamente bajas. El equipo interdisciplinario BIRD, dirigido por la Dra. Mihaela Žigman, del departamento del Prof. Dr. Ferenc Krausz en la LMU, en colaboración con la Prof. Dra. Nadia Harbeck, del Centro Médico de la LMU, ha investigado ahora la estabilidad de la composición química de las muestras de sangre a lo largo de días, semanas e incluso meses.
Basándose en mediciones de infrarrojos por transformación de Fourier (FTIR), los investigadores analizaron las huellas moleculares de muestras de suero y plasma obtenidas de 31 individuos sanos durante un periodo clínicamente relevante de 6 meses. El estudio demostró que la huella molecular infrarroja de cada donante individual permaneció de hecho estable durante periodos que iban desde unos pocos días hasta semanas y meses, y cada perfil temporal podía atribuirse fácilmente al participante en cuestión.
"Esta estabilidad temporal recién revelada de las huellas infrarrojas basadas en la sangre sienta las bases para futuras aplicaciones de la espectroscopia infrarroja mínimamente invasiva como método fiable para el futuro de la vigilancia de la salud", afirma Mihaela Žigman, líder del grupo de investigación.
La espectroscopia infrarroja estándar por transformación de Fourier, que utiliza fuentes de luz convencionales, podría ser sustituida pronto por análisis químicos basados en láseres infrarrojos. Dado que la intensidad de la luz láser es mucho mayor, este último método debería ser más sensible y preciso y, por tanto, producir caracterizaciones más detalladas e informativas de los componentes moleculares de la sangre.
Los físicos del equipo de attoworld, dirigido por el profesor Ferenc Krausz, trabajan ahora en las tecnologías láser necesarias para lograr este objetivo. La exposición a una luz infrarroja intensa hace que las moléculas vibren y emitan luz a frecuencias específicas, que dependen de las estructuras químicas de las moléculas de la muestra. El análisis de los componentes del espectro resultante de oscilaciones electromagnéticas permite a los investigadores asignarlos a los numerosos tipos de moléculas presentes en los fluidos corporales. Como informaron el año pasado el profesor Krausz y sus colegas, el nuevo método permite detectar espectroscópicamente cantidades minúsculas de diferentes clases de moléculas.
"Con nuestros láseres, ya podemos detectar las señales eléctricas emitidas por las moléculas excitadas con una sensibilidad muy alta", explica Ferenc Krausz. "Estas mediciones precisas de las alteraciones en la composición molecular de los fluidos corporales, junto con el conocimiento de la huella molecular estable de los controles sanos, abre nuevas oportunidades analíticas en biología y medicina", afirma Marinus Huber, autor principal del estudio. "Nuestros resultados revelan que es posible obtener huellas dactilares infrarrojas informativas basadas en la sangre de forma eficiente, repetida y mínimamente invasiva.
La clave, en este caso, es que el análisis debe ser lo suficientemente sensible y amplio como para abarcar una amplia gama de posibles moléculas (o tipos de moléculas), para estar en condiciones de controlar la salud personal y detectar trastornos en una fase temprana. En la práctica, el seguimiento periódico del estado de salud de una persona podría ser primordial para detectar a tiempo las desviaciones relevantes. Además de sus usos en el campo de la vigilancia de la salud y la medicina preventiva, la biología de sistemas también se beneficiará de la disponibilidad del enfoque", añade Mihaela Žigman.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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