Nuevas herramientas de diagnóstico biomédico basadas en nanoingeniería

“En colaboración con socios clínicos, debemos desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico, sobre todo para las enfermedades más extendidas como son las enfermedades cardiovasculares, el cáncer o las enfermedades neurodegenerativas”, explica Andreas Seifert, líder del Grupo de Nanoingeniería de nanoGUNE. El investigador cuenta con más de 15 años de experiencia en óptica e ingeniería biomédica. En su grupo de la Universidad de Freiburg, en Alemania, el Dr. Seifert trabajó en sistemas sensores implantables, novedosas sondas multimodales miniaturizadas y herramientas de diagnóstico para cirugía mínimamente invasiva. Tomando como base este conocimiento, las líneas de investigación que va a seguir en nanoGUNE van a continuar en este campo, con el objetivo de abrir nuevas oportunidades diagnósticas y terapéuticas. “Estos novedosos microsistemas, basados en nanotecnología, van a abrir nuevas oportunidades de diagnóstico, como, por ejemplo: monitorización continua a largo plazo de pacientes con alto riesgo cardiovascular durante la rutina diaria, mediante implantes inteligentes; detección temprana de cáncer sin realizar agotadoras biopsias, mediante la detección de exosomas —nanopartículas biológicas— en líquidos corporales; o diferenciación de tejidos en estrechos conductos corporales, utilizando microsondas ópticas integradas en dispositivos endoscópicos flexibles”, añade Seifert.

Una de las líneas de investigación que Seifert quiere ampliar en nanoGUNE está centrada en el campo de los exosomas, vesículas derivadas de las células de dimensiones de varias decenas de nanometros. “Debido a que los exosomas contienen la marca de la célula de origen, y migran a través del cuerpo y pueden encontrarse en cualquiera de los fluidos corporales, una fiable detección de exosomas resulta ser de gran potencial en el diagnóstico del cancer, las enfermedades infecciosas y enfermedades degenerativas del sistema nervioso”, explica Seifert. Por tanto, en colaboración con socios clínicos y centros de investigación biomédicos, tienen el objetivo de desarrollar nuevos métodos de detección óptica para exosomas.

Laboratorio de óptica

El Grupo de Nanoingeniería está preparando un laboratorio de última generación de metrología óptica y servicios de fabricación para materia sólida y blanda. La innovación de los nuevos dispositivos y métodos que serán desarrollados tomará como base la micro y nanotecnología con diminutas estructuras de dimensiones nanométricas (una millonésima de milímetro). Para analizar estas microestructuras ultrapequeñas han adquirido un nuevo perfilómetro óptico 3D interferométrico, que complementa a la perfección tanto la investigación estructural como la morfológica mediante microscopía de fuerza atómica, disponible en otros grupos de nanoGUNE. Este perfilómetro óptico es capaz de captar la imagen de pequeñas áreas de la muestra a testear, con una resolución a nivel atómica.

El laboratorio estará equipado, a su vez, con un microscopio óptico de última generación. Las muestras transparentes, células en líquidos o algunas otras muestras biológicas pueden no ser caracterizadas debidamente utilizando métodos ópticos, porque el color o la absorbancia de luz es similar para todos los constituyentes y, por tanto, no existe ninguna diferencia de contraste entre las diferentes partículas o células y su entorno. En muchos casos, estas muestras deben de ser teñidas para conseguir algo de contraste o visibilidad. Con este nuevo microscopio, sin embargo, se podrá analizar muestras con bajo contraste sin tinción alguna.

Andreas Seifert

Andreas Seifert es profesor de investigación Ikerbasque y líder del Grupo de Nanoingeniería de nanoGUNE. Estudió Ciencias Físicas, e hizo su doctorado en emisión de rayos X inducida por haz de electrones, en la Universidad de Freiburg, en Alemania. Entre 1998 y 2007, estuvo trabajando en la industria óptica en Carl Zeiss (Alemania), la empresa líder mundial en óptica de última generación. Dirigió varios proyectos en litografía EUV (ultravioleta extremo), y estuvo al cargo de componentes ópticos científicos, como el sincrotrón y la óptica espacial. Entre 2007 y 2015, ha dirigido el grupo del Departamento de Ingeniería de Microsistemas en la Universidad de Freiburg. Sus líneas de investigación abarcaron microsistemas biomédicos y ópticos, enfocados a la monitorización cardiovascular y la diferenciación de tejidos.

CIC nanoGUNE

El Centro de Investigación Cooperativa (CIC) nanoGUNE, situado en Donostia-San Sebastián, es un centro de investigación creado con la misión de llevar a cabo investigación de excelencia en nanociencia y nanotecnología, con el objetivo de incrementar la competitividad empresarial y el crecimiento económico del País Vasco. www.nanogune.eu