{"id":99275,"date":"2024-10-21T12:39:50","date_gmt":"2024-10-21T10:39:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pcb.ub.edu\/sensores-atomicos-revelan-dinamicas-ocultas-en-la-polarizacion-molecular\/"},"modified":"2024-10-22T15:19:03","modified_gmt":"2024-10-22T13:19:03","slug":"sensores-atomicos-revelan-dinamicas-ocultas-en-la-polarizacion-molecular","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pcb.ub.edu\/es\/sensores-atomicos-revelan-dinamicas-ocultas-en-la-polarizacion-molecular\/","title":{"rendered":"Sensores at\u00f3micos revelan din\u00e1micas ocultas en la polarizaci\u00f3n molecular"},"content":{"rendered":"<p><strong>Un equipo del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (<a href=\"https:\/\/www.pcb.ub.edu\/es\/empresa\/institut-de-bioenginyeria-de-catalunya-ibec\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">IBEC<\/a>), con sede en el Parque Cient\u00edfico de Barcelona, y del Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (<a href=\"https:\/\/www.icfo.eu\/es\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">ICFO<\/a>), han demostrado la capacidad de los sensores at\u00f3micos para monitorizar, medir y optimizar la hiperpolarizaci\u00f3n del esp\u00edn nuclear de ciertas mol\u00e9culas cl\u00ednicamente relevantes en tiempo real y de forma no destructiva. Los resultados de este estudio, publicado en la revista PNAS, podr\u00eda mejorar y reducir los costes de los controles de calidad utilizados en la resonancia magn\u00e9tica cl\u00ednica.<\/strong><\/p>\n<p>La resonancia magn\u00e9tica (RM)\u00a0ha sido durante mucho tiempo un pilar de la medicina moderna, proporcionando im\u00e1genes altamente detalladas de los \u00f3rganos y tejidos internos. Las m\u00e1quinas de resonancia magn\u00e9tica, esos grandes imanes en forma de tubo com\u00fanmente encontrados en los hospitales, utilizan imanes potentes para mapear las densidades de las mol\u00e9culas de agua y grasa dentro del cuerpo. Adem\u00e1s de estas mol\u00e9culas, tambi\u00e9n se pueden mapear otras sustancias como los\u00a0metabolitos, aunque sus concentraciones a menudo son demasiado bajas para producir im\u00e1genes claras. Para superar esta limitaci\u00f3n, se emplea una t\u00e9cnica conocida como\u00a0hiperpolarizaci\u00f3n. As\u00ed se mejora la se\u00f1al de resonancia magn\u00e9tica de estas sustancias, haci\u00e9ndolas m\u00e1s visibles durante los escaneos de resonancia magn\u00e9tica.<\/p>\n<p>La hiperpolarizaci\u00f3n implica preparar fuera del cuerpo una sustancia en un estado donde su magnetizaci\u00f3n\u2014clave para crear im\u00e1genes de RM\u2014est\u00e9 cerca de ser m\u00e1xima. Este proceso puede aumentar la se\u00f1al miles de veces en comparaci\u00f3n con su estado natural. Una vez hiperpolarizada, la sustancia se inyecta en el paciente y se transporta al \u00f3rgano o tejido objetivo. Sin embargo, antes de que esto ocurra, es crucial confirmar que la sustancia est\u00e1 adecuadamente hiperpolarizada a trav\u00e9s de rigurosos procesos de control de calidad.<\/p>\n<p>Las t\u00e9cnicas de control de calidad actuales enfrentan dos desaf\u00edos importantes. Primero, estos m\u00e9todos a menudo reducen la magnetizaci\u00f3n de la muestra durante el proceso de lectura, lo que disminuye su capacidad para mejorar las im\u00e1genes de la resonancia magn\u00e9tica. Segundo, el tiempo requerido para la medici\u00f3n puede ser largo. Durante este periodo la magnetizaci\u00f3n de la sustancia decae naturalmente, limitando la posibilidad de realizar mediciones consecutivas. Esto resulta en la falta de datos cr\u00edticos que podr\u00edan ayudar a maximizar la eficiencia de la hiperpolarizaci\u00f3n. Adem\u00e1s, una vez que la muestra est\u00e1 hiperpolarizada, existe el riesgo de que pierda su magnetizaci\u00f3n durante el transporte a la m\u00e1quina de RM. Las t\u00e9cnicas de control de calidad tradicionales, debido a su naturaleza lenta, pueden no ser capaces de detectar estas p\u00e9rdidas a lo largo del trayecto.<\/p>\n<p>Ahora, una colaboraci\u00f3n de investigadores del IBEC, el <strong>Dr. James Eills<\/strong> (actualmente en el Forschungszentrum J\u00fclich, Alemania) y la <strong>Dra. Irene Marco<\/strong> <strong>Rius<\/strong>, y de ICFO, el\u00a0<strong>Prof. ICREA Morgan W. Mitchell<\/strong>\u00a0y el<strong>\u00a0Dr. Michael C. D. Tayler<\/strong>, ha demostrado c\u00f3mo las t\u00e9cnicas de sensores at\u00f3micos superan las limitaciones del muestreo convencional al medir la magnetizaci\u00f3n de materiales hiperpolarizados.<\/p>\n<p>En particular, el equipo utiliz\u00f3 magnet\u00f3metros at\u00f3micos bombeados \u00f3pticamente (OPM, por sus siglas en ingl\u00e9s), cuyos principios de funcionamiento difieren fundamentalmente de los sensores tradicionales,\u00a0posibilitando la detecci\u00f3n en tiempo real de los campos producidos por las mol\u00e9culas hiperpolarizadas. La naturaleza de los OPM permiti\u00f3 a estos investigadores realizar observaciones\u00a0continuas, de\u00a0alta resoluci\u00f3n\u00a0y\u00a0no destructivas\u00a0durante todo el experimento, incluyendo el proceso mismo de hiperpolarizaci\u00f3n.<\/p>\n<p>Seg\u00fan los autores, si el campo de detecci\u00f3n de la hiperpolarizaci\u00f3n fuera el cine, los m\u00e9todos anteriores ser\u00edan como una secuencia de fotos fijas, dejando a manos del espectador adivinar el hilo conductor entre im\u00e1genes congeladas. \u00abEn cambio, nuestra t\u00e9cnica es m\u00e1s como un video, donde ves toda la historia fotograma a fotograma. Esencialmente, puedes observar de manera continua y sin l\u00edmites de resoluci\u00f3n, y de esta manera \u00a1no te pierdes ning\u00fan detalle!\u00bb, explica el <strong>Dr. Michael Tayler<\/strong>, investigador de ICFO y coautor del art\u00edculo. \u00abLas mediciones del OPM funcionaron maravillosamente desde el principio.\u00a0La exquisita sensibilidad de los sensores revel\u00f3 din\u00e1micas ocultas que no hab\u00edamos anticipado, como si estuvieran hechos para esta tarea. La facilidad de uso y la abundancia de nueva informaci\u00f3n los convierten en una herramienta poderosa para monitorear la hiperpolarizaci\u00f3n\u00bb, a\u00f1ade el investigador.<\/p>\n<p>El m\u00e9todo desarrollado podr\u00eda reducir significativamente los costos y los desaf\u00edos log\u00edsticos de la RM metab\u00f3lica. De ser as\u00ed, esto aumentar\u00eda su alcance desde el peque\u00f1o n\u00famero de centros de investigaci\u00f3n especializados donde se utiliza actualmente, hasta un gran n\u00famero hospitales en todo el mundo.<\/p>\n<p>Sin embargo, el potencial de los sensores at\u00f3micos va mucho m\u00e1s all\u00e1 de la imagen m\u00e9dica. El mismo sistema de seguimiento en tiempo real, no destructivo, utilizando magnet\u00f3metros bombeados \u00f3pticamente (OPMs), podr\u00eda aplicarse para monitorear macromol\u00e9culas en procesos qu\u00edmicos, estudiar elementos de f\u00edsica de alta energ\u00eda o incluso optimizar algoritmos basados en espines en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n<p>El trabajo representa un avance en la tecnolog\u00eda de resonancia magn\u00e9tica hiperpolarizada, gracias en gran parte a los esfuerzos colaborativos del\u00a0grupo de<a href=\"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/molecular-imaging-for-precision-medicine\/\"> Imagen Molecular para Medicina de Precisi\u00f3n <\/a>del IBEC\u00a0y el\u00a0grupo de<a href=\"https:\/\/www.icfo.eu\/research-group\/8\/q-light-atoms\/home\/437\/\"> \u00d3ptica Cu\u00e1ntica At\u00f3mica<\/a> del ICFO. La experiencia del IBEC en m\u00e9todos de hiperpolarizaci\u00f3n y la del ICFO en tecnolog\u00edas de detecci\u00f3n OPM fueron fundamentales para lograr estos resultados.<\/p>\n<p>\u201cEste es un hermoso ejemplo de la nueva ciencia que se puede lograr cuando investigadores de diferentes disciplinas trabajan juntos. La proximidad del IBEC y el ICFO permiti\u00f3 que pudi\u00e9semos colaborar de cerca y lograr algo realmente novedoso\u00bb, reconoce el<strong> Dr. James Eills<\/strong>, investigador del IBEC y primer autor del art\u00edculo.<\/p>\n<p><strong>\u00bb Art\u00edculo de referencia:<\/strong>\u00a0Eills J, Mitchell MW, Rius IM, Tayler MCD. Live magnetic observation of parahydrogen hyperpolarization dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences (2024).\u00a0DOI:\u00a0<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1073\/pnas.2410209121\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">10.1073\/pnas.2410209121<\/a><\/p>\n<p><strong>\u00bb M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong>\u00a0<a href=\"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/sensores-atomicos-revelan-dinamicas-ocultas-en-la-polarizacion-molecular\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">web del IBEC [+]<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Un equipo del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC), con sede en el Parque Cient\u00edfico de Barcelona, y del Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (ICFO), han demostrado la capacidad de los&#8230;<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":99258,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[24],"tags":[],"class_list":["post-99275","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-ciencia"],"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v27.3 - 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