Imagina un tratamiento contra el cáncer que actúa un grupo específico de tejidos, usando únicamente compuestos ligeros y metálicos. El tratamiento no afecta a las células sanas circundantes y el paciente no presenta efectos secundarios notables.
Este tratamiento existe hoy en día. Llamada terapia fotodinámica, se utiliza principalmente para tratar cánceres que están cerca de una superficie accesible del cuerpo. Y la espectroscopía está en el centro del desarrollo de la tecnología.
Para la terapia fotodinámica necesitas tres cosas; la luz, una molécula fotodinámica o compuesto metálico como mediador, y el oxígeno en el microambiente. El producto de esta reacción, un compuesto reactivo de especies de oxígeno singlete, elimina el cáncer.
La espectroscopía desempeña un papel importante en la identificación de las moléculas fotodinámicas más productivas que pueden utilizarse para activar el proceso.
En la fotodinámica, a un paciente con cáncer se le inserta una luz de fibra óptica o se coloca justo fuera de su cuerpo. Esta luz emite longitudes de onda visibles. Reacciona con moléculas fotosensibilizantes (fotodinámicas) y proporciona energía al ogénito en el microambiente. Esto, a su vez, genera especies de oxígeno singlete no tóxicas que encogen o matan el tumor.
Las especies de oxígeno singlete son variedades químicas reactivas que contienen osígeno. Las especies de oxígeno singlete atacan y destruyen las células cancerosas, dejando intactas las células sanas circundantes.
A diferencia del tratamiento convencional con radiación, la terapia fotodinámica no utiliza ni radicales tóxicos ni una fuente de luz tóxica para destruir las células cancerosas. Los materiales utilizados son benignos y no tóxicos, y dejan las células sanas sin verse afectadas por el tratamiento. El paciente también se salva de efectos secundarios indeseables.
Los investigadores deben identificar las moléculas fotodinámicas más efectivas que producen la especie de osígeno singlete que mata el cáncer. Para ello, se utiliza espectroscopía para medir la reacción de los minerales a la fuente de luz. Los compuestos minerales que producen las especies de oxígeno singlete más exitosas se identifican mediante espectroscopía y se refinan posteriormente.
La investigadora de la Universidad de Nevada Reno, Ana de Bettencourt-Dias, Ph.D., lidera un grupo que estudia una categoría de minerales llamada lantánidos. El grupo utiliza espectroscopía de fluorescencia para determinar las propiedades de los compuestos emisores de luz, que, con la exposición a fuentes de luz, generan especies reactivas de oxígeno. Su objetivo es encontrar los mejores compuestos basados en lantánidos para crear estas especies reactivas de oxígeno.
Fluorescencia Fluorolog ® de HORIBA – Espectrofluorómetro Modular de Estado Estacionario y de Duración
El grupo de investigación de Reno estudia la emisión de luz de las moléculas que produce, utilizando el Fluorolog ®-3 de un HORIBA instrumento, un espectrofluorómetro modular de estado estacionario y de vida útil. Utilizan el Fluorolog para medir la eficiencia de la emisión de luz de los compuestos y, por tanto, los compuestos más eficientes para la emisión de luz, y comparan diferentes compuestos entre sí.
De Bettencourt-Dias está interesado en desarrollar nuevos ligandos, que son iones o moléculas unidas a un átomo metálico, para complejos iónicos lantánidos altamente radiados. El equipo sintetiza los ligandos y los complejos metálicos. Luego los caracterizan con diferentes métodos espectroscópicos, como la difracción de rayos X monocristalinos y la espectroscopía de absorción, excitación y emisión.
La terapia fotodinámica se ha utilizado para tratar el cáncer de colon, ovario, cuello uterino y piel. A veces reduce el tumor para permitir que se extienda quirúrgicamente.
Hay una penetración superficial de la luz visible, dijo Gang Han, Ph.D., investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts. Esa es la limitación de la terapia fotodinámica para la práctica clínica. Han quiere crear una nueva versión de un fotosensibilizador fotodinámico que haya amplificado las absorciones en el infrarrojo cercano, con una luz mucho mejor que penetre tejidos. De este modo, los profesionales pueden profundizar en el tejido para tratar el cáncer, como en el pulmón, la mama o el hígado.
La investigación sigue buscando mejores compuestos para usar como fotosensibilizadores, utilizando la espectroscopía como herramienta principal de investigación.
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