SISTEMA DE PINZAS ÓPTICAS PARA EL DIAGNÓSTICO DE DIABETES MELLITUS : UAM
CIUDAD DE MEXICO .- Un equipo de alumnos y científicos del Departamento de Física de la Unidad Iztapalapa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) diseñó un sistema de pinzas ópticas para la captura y manipulación de glóbulos rojos, lo que ayudaría a determinar el daño en eritrocitos causado por la diabetes mellitus.
Encabezado por el doctor José Luis Hernández Pozos, el grupo de investigación trabaja desde hace casi seis años con un instrumento llamado trampa láser, con el fin de aplicarlo en el diagnóstico de enfermedades, entre ellas la hiperglucemia, que padece 9.4 por ciento de los mexicanos, de acuerdo con la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2016.
El profesor, junto con el maestro en ciencias Nahúm Méndez Alba –quien armó y calibró el sistema, y participa en la indagación para obtener el grado de doctor en Física– explicaron que estos aparatos permiten fijar o atrapar en el espacio –por medio de un haz láser muy enfocado– partículas muy pequeñas, típicamente de unas cuantas micras: una micra equivale a la milésima parte de un milímetro.
Este prototipo puede utilizarse con fines diversos de estudio y “a nosotros nos interesó concentrarnos en atrapar y manipular glóbulos rojos” para contribuir al diagnóstico de un problema grave de salud en México: la diabetes mellitus, precisaron en la entrevista efectuada en el Laboratorio de Fotónica, Óptica no lineal y Procesos Ultrarrápidos de esa sede universitaria.
“El padecimiento está muy extendido en el país, ya que los mexicanos tenemos un gen que nos predispone a desarrollarlo” y lo que esta trampa láser permite observar es la capacidad de deformación de los glóbulos rojos, que en su estado normal miden entre ocho y diez micras, en promedio, y deben circular por capilares de una micra de diámetro, por lo que “para caber en ellos deben ser deformados”.
Una complicación en personas con niveles altos de glucemia en estado avanzado consiste en que la deformación decrece demasiado, al punto de que a veces los eritrocitos no pasan por los capilares, lo que provoca una oxigenación sanguínea inadecuada, sobre todo en las extremidades.
Con esta técnica “evaluamos la facultad de elasticidad de un glóbulo rojo, con la idea de ver si una tecnología como ésta puede valorar qué tan grande es el daño a las células en pacientes con un historial largo de diabetes”, por lo que en “nuestros experimentos dividimos el haz original del láser en dos de igual intensidad y cada uno es dirigido a un glóbulo rojo, pero como cada uno genera su propia pinza óptica sujetamos el glóbulo rojo desde sus extremos y separamos los haces de luz para lograr que aquél se deforme”, expuso el doctor Hernández Pozos.
La capacidad de medir esa característica a la que son sometidos los eritrocitos, tanto de una misma persona como de gente distinta permite comparar qué tanto más flexibles son –en promedio– esas células sanguíneas, en relación con otras, a la vez que los resultados de estudios preliminares realizados en sujetos sanos y enfermos “indican que con estas mediciones podemos diferenciar a quienes presentan hiperglucemia y quienes no”.
Además es necesario evaluar si es factible establecer el grado de deterioro por este padecimiento, causante de que los glóbulos rojos sean menos elásticos y, por tanto, pierden la facultad de fluir en capilares muy estrechos, lo que origina males vasculares e incluso amputaciones y, aunque falta trabajo por desarrollar, sobre todo mediciones en muestras más amplias, “hemos podido identificar a gente diabética y a la que no lo es”.
La tecnología generada en la Unidad Iztapalapa ha probado ser poderosa para determinar el grado de afectación de los eritrocitos por un problema que ya está adquiriendo proporciones de pandemia, tanto en México como en el mundo, por lo que tiene gran potencial de aplicación biológica y en la manipulación de microobjetos, aun cuando “apenas estamos entrando a explorar las posibilidades de uso”.
Estos avances científicos, incluidas las pinzas, están basados en conocimientos de óptica que datan de 1950 y cuya implementación fue viable cuando se inventó el láser, evolucionando y mejorando hasta contar con la increíble tecnología contemporánea, luego de que mucha de la teoría existente en aquellos años ha encontrado un uso práctico.
En México “no somos el único grupo que trabaja en este tema, pero somos pocos en realidad”, aunque estas técnicas progresan de manera acelerada en otros países, por lo que es indispensable entrenar a los jóvenes” en este campo, señaló el doctor en Física por el Imperial College of Science, Technology and Medicine de Gran Bretaña.
Los principios físicos y los primeros desarrollos experimentales de pinzas ópticas fueron efectuados a inicios de la década de 1970, casi todos por el científico estadounidense Arthur Ashkin, quien obtuvo este año el Premio Nobel de Física en reconocimiento a los aportes que su labor ha reportado a la física del láser, mencionó el especialista.
El doctor Ashkin fue jefe del Departamento de Investigación en Ciencias de Láseres en los Laboratorios Bell –ahora Bell-Lucent Technologies– y sentó las bases de la ahora muy usada herramienta para manipular objetos de cientos de nanómetros y hasta de decenas de micrómetros en el manejo, tanto de material inerte como de virus y células individuales, incluido el ácido desoxirribonucleico, con la ayuda de ciertos procedimientos especiales.
La entrega de dicho galardón “a este investigador no ha sido más que por justicia, porque hace tres años fue conferido a científicos que crearon tecnología para atrapar átomos con luz producida por láseres y él también fue parte de esos proyectos”, comentó el licenciado en Física por la Casa abierta al tiempo.
En las décadas de 1970 y 1980 se llevaron a cabo los trabajos pioneros en esta materia y en los primeros años del siglo XXI maduró gran cantidad de métodos y variaciones para capturar células, partículas metálicas y dieléctricas, hasta que en los últimos años las aplicaciones evolucionaron aceleradamente.
