By kenna hughes-castleberry publicado el 01 de diciembre de 2022
La tecnología actual utilizada para detectar y rastrear tumores cancerosos es limitada. MRI (Imágenes por resonancia magnética) generalmente se usa para detectar diferentes tipos de cáncer, pero no siempre detecta todo. De acuerdo a un artículo, alrededor del 58% de las interpretaciones de resonancia magnética del cáncer de mama pueden pasar por alto al menos un tumor potencial. Aunque no todas las exploraciones buscan tumores, las que sí lo son causan suficiente vaguedad y mala interpretación como para que los pacientes se preocupen. Para resolver este problema, investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) están trabajando para mejorar las imágenes de resonancia magnética mediante el uso de un proceso cuántico especial llamado hiperpolarización.
¿Qué es la Hiperpolarización?
En una escala cuántica, muchos átomos y moléculas tienen propiedades específicas. giros, lo que significa que sus núcleos o electrones pueden moverse de una manera específica. Usando un campo magnético, una máquina de resonancia magnética puede captar los giros de estas moléculas para crear una imagen. Los científicos pueden controlar la dirección de estos giros a través de polarización, donde un campo magnético o, a veces, eléctrico obliga a los átomos a girar de cierta manera. En la hiperpolarización, los átomos giran en una dirección extrema, mucho más allá de lo normal. Si todos los giros están alineados en una dirección, la resonancia magnética puede detectar los átomos con una señal aún más fuerte, lo que permite una mayor precisión y una mejor resolución.
Seguimiento de tumores
El proceso de alinear todos los espines y colocar una molécula en hiperpolarización puede ser difícil. Para facilitar el proceso, los investigadores utilizaron un estado magnético especial de hidrógeno, llamado parahidrógeno, para intentar crear una señal más fuerte para la máquina de resonancia magnética. Según el profesor franz schilling de la Universidad Técnica de Munich: “el parahidrógeno es un estado de espín especial del hidrógeno y se encuentra en un estado de menor energía que el otro estado de espín del hidrógeno, que es el ortohidrógeno”. Debido a su estado de espín especial, el parahidrógeno se produce a temperaturas muy bajas utilizando nitrógeno líquido.
Sin embargo, el parahidrógeno no puede medirse con una máquina de resonancia magnética debido a su dinámica cuántica. Sin embargo, puede causar la hiperpolarización de otras moléculas, aumentando la sensibilidad de la resonancia magnética. Usando parahidrógeno, los investigadores pudieron hiperpolarizar el piruvato, un producto metabólico que producen los tumores. Al rastrear dónde estaba el piruvato en una resonancia magnética, los investigadores pudieron estimar la ubicación de los tumores cancerosos. Combinando parahidrógeno y estimulación con ondas de radio, los investigadores pudieron hiperpolarizar un átomo de carbono de piruvato, viendo una señal más fuerte en la resonancia magnética.
Una técnica para tumores cancerosos
Como los resultados sugirieron un método más eficaz para la detección de tumores cancerosos, los investigadores tienen la esperanza de que este método se utilice en el futuro. "Un polarizador de parahidrógeno clínico ofrece potencialmente una técnica segura, robusta y de amplia aplicación para mejorar la señal del espín nuclear para permitir la obtención de imágenes metabólicas". Dra. Schilling adicional. "Las imágenes metabólicas prometen la evaluación de la respuesta temprana a la terapia en el cáncer y la detección temprana de lesiones cancerosas premalignas". Con estos resultados, un equipo de investigadores está trabajando para crear un prototipo del hiperpolarizador, ayudando a allanar el camino para exámenes de detección más efectivos, que a su vez pueden salvar más vidas.
Kenna Hughes-Castleberry es redactora de Inside Quantum Technology y comunicadora científica en JILA (una asociación entre la Universidad de Colorado Boulder y el NIST). Sus ritmos de escritura incluyen tecnología profunda, metaverso y tecnología cuántica.
