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Diminutas herramientas quirúrgicas desplegadas en primeras biopsias animales
Diminutas herramientas quirúrgicas desplegadas en primeras biopsias animales
27/04/2013

Mediante el uso de enjambres de pinzas sin ataduras, cada uno tan pequeño como un grano de polvo, ingenieros y médicos de Johns Hopkins dicen que han ideado una nueva forma de realizar biopsias que podrían proporcionar una forma más efectiva para acceder a los conductos estrechos en el cuerpo, así como encontrar de forma temprana signos de cáncer u otras enfermedades.

En dos artículos recientes de revistas, el equipo informó de las pruebas con animales con éxito de las herramientas pequeñas, que no requieren baterías, cables o correas de sujeción que se apoderan de las muestras de tejidos internos. Los dispositivos se denominan "mu-pinzas", la incorporación de la letra griega que representa el término de "micro". En lugar de depender de la energía eléctrica o neumática, estas herramientas en forma de estrella se forma autónoma activados por el calor del cuerpo, lo que hace que sus pequeños "dedos" para cerrar en grupos de células. Debido a que las herramientas también contienen un material magnético, que pueden ser recuperados a través de una abertura del cuerpo existente a través de un catéter magnético.

Esta imagen representa una mu-pinza cerca de la apertura de un catéter endoscópico. Crédito de la imagen: Evin Gultepe, Gracias Lab de la Universidad Johns Hopkins.

En la edición impresa de abril de Gastroenterología, los investigadores describen el uso de las mu-pinzas para recoger células del colon y esófago de un cerdo, que fue seleccionado debido a que su tracto intestinal es similar a la de los seres humanos. A principios de este año, los miembros del equipo informan en la revista Advanced Materials que se habían introducido con éxito los mu-pinzas a través de la boca y el estómago de un animal vivo, y los pusieron en libertad en un lugar, de difícil acceso, el conducto biliar, de la que Las muestras de tejido obtenidas.

"Esta es la primera vez que alguien ha utilizado un dispositivo de sub-milímetro de tamaño - el tamaño de una partícula de polvo - para llevar a cabo una biopsia de un animal vivo", dijo David Gracias, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular cuya laboratorio equipo desarrolló las micropinzas. "Eso es un logro significativo. Y porque podemos enviar las pinzas a través de orificios naturales, es un avance importante en el tratamiento mínimamente invasivo y un paso hacia el objetivo final de hacer que los procedimientos quirúrgicos no invasivos."

Otro miembro del equipo de investigación, el médico arubeño M. Selaru de la Escuela de Medicina Johns Hopkins, dijo que las mu-pinzas podrían dar lugar a un enfoque totalmente nuevo para la realización de biopsias, que se considera la prueba "estándar de oro" para el diagnóstico de cáncer y otras enfermedades.

Esta foto muestra docenas de pinzas quirúrgicas del tamaño del polvo en un vial. Crédito de la imagen: Evin Gultepe, Gracias Lab de la Universidad Johns Hopkins

La ventaja de las mu-pinzas, dijo, es que podrían recoger muchos más ejemplos de muchos más lugares. Señaló que las pinzas mucho más grandes usados ​​durante una colonoscopía típica pueden eliminar entre 30 y 40 piezas de tejido para ser estudiado en busca de signos de cáncer. Pero a pesar de las mejores intenciones de un médico, el pequeño número de muestras hace que sea fácil pasar por alto lesiones enfermas.

"¿Cuál es la probabilidad de encontrar la aguja en el pajar?" dijo Selaru, profesor asistente en la División de Gastroenterología y Hepatología. "Con base en una muestra pequeña, no siempre se puede sacar conclusiones precisas. Tenemos que ser capaces de hacer un muestreo estadístico más grande del tejido. Eso es lo que nos daría suficiente poder estadístico para llegar a una conclusión, que, en esencia, es lo que estamos tratando de hacer con los micropinzas. Podríamos implementar cientos o incluso miles de estas pinzas para conseguir más muestras y una mejor idea de qué tipo de o si una enfermedad está presente. "

Aunque cada mu-pinza puede tomar una muestra de tejido mucho más pequeña que las grandes herramientas de biopsia, los investigadores dijeron que cada pinza se puede obtener suficientes células para la inspección microscópica efectiva y el análisis genético. Armado con esta información, dijeron, el médico del paciente podría estar mejor preparados para diagnosticar y tratar al paciente.

Este enfoque sería posible a través de la última aplicación de los Gracias herramientas de laboratorio auto-montaje de pequeñas quirúrgicos, que pueden ser activados por el calor o los productos químicos, sin depender de cables eléctricos, tubos, baterías o correas de sujeción. Los dispositivos de bajo costo se fabrican mediante fotolitografía, el mismo proceso utilizado para fabricar chips de ordenador. Su forma de dedos están hechos de materiales que normalmente enrollarse hacia adentro, pero el equipo añade una resina de polímero para dar la rigidez de las articulaciones y mantener las cifras de cierre.

Antes de la biopsia, las pinzas se mantienen en hielo, de modo que los dedos se mantienen en esta posición extendida. Una herramienta de endoscopia a continuación, se utiliza para insertar cientos de pinzas en el área de orientación para una biopsia. Dentro de unos cinco minutos, el calor del cuerpo hace que el recubrimiento de polímero para suavizar, y los dedos rizo hacia adentro para agarrar un poco de tejido. Una herramienta magnética se inserta a continuación, para recuperarlos.

Aunque los resultados de los ensayos con animales son prometedores, los investigadores dijeron que el proceso requerirá de un mayor refinamiento antes de comenzar las pruebas en humanos. "El siguiente paso es mejorar la forma en que desplegamos las pinzas", dijo Selaru. "La idea es buena, pero todavía tenemos que hacer frente a algunos de los detalles. La otra cosa que necesitamos hacer es estudios de seguridad exhaustivos."

El desarrollo puede ser costoso, sin embargo. El equipo ha solicitado ayudas para financiar los avances en el proyecto, que está protegida por patentes provisionales obtenidos a través de la Oficina de Transferencia de Tecnología Hopkins Johns. Inversores Biotecnología también podrían ayudar a sacar adelante el proyecto. "Es más una cuestión de dinero que tiempo de cuánto tiempo tomará antes de poder usarlo en pacientes humanos", dijo Selaru

Además de Gracias y Selaru, los investigadores de Johns Hopkins han contribuido de manera significativa a los dos artículos de revistas fueron Evin Gultepe, Sumitaka Yamanaka, Shin Eun y Anthony Kalloo. Contribuyentes adicionales fueron Kate E. Laflin, Sachin Kadam, Yoosun Shim, Alexandru V. Olaru, Berkeley Limketkai, Mouen A. Khashab y Jatinder S. Randhawa. Los investigadores están afiliados a la Facultad de Medicina de la Escuela Whiting de Ingeniería y el Instituto Johns Hopkins de la nanobiotecnología.

Los fondos para esta investigación provino de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, el Instituto de Investigación Médica de asistentes de vuelo y el Instituto Broad de Investigación Médica.

sciencedaily.com


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