Introducción

La obtención de imágenes de tejidos basadas en puntos cuánticos es una técnica de obtención de imágenes importante y se ha convertido en una herramienta prometedora en diferentes tipos de investigación del cáncer de mama debido a sus excepcionales propiedades ópticas. El cáncer de mama es uno de los cánceres más comunes entre las mujeres en todo el mundo. El cáncer de mama es una enfermedad muy heterogénea, con diferentes comportamientos biológicos para un mismo estadio de las pacientes con cáncer de mama. Las imágenes ópticas son el mejor método para detectar e visualizar los sistemas linfáticos en caso de cáncer de mama. Imágenes del cáncer, incluidas técnicas de imágenes macroscópicas del cáncer (resonancia magnética, (MRI) y las técnicas de imágenes microscópicas del cáncer (inmunofluorescencia), desempeñan funciones fundamentales en la detección y el tratamiento del cáncer, la evaluación del pronóstico y el seguimiento del curso de la enfermedad. Las técnicas de imagen tradicionales no son perfectas para adquirir información más específica y única sobre Cáncer de Mama En biología se necesitan con urgencia las últimas técnicas de imagen para revelar información multidimensional de forma clara y precisa en el diagnóstico del cáncer. La obtención de imágenes de nanopartículas ópticas es una rama importante de la nanotecnología, como las imágenes basadas en puntos cuánticos (QD), que ofrece una aplicación potencial prometedora en la investigación del cáncer. Estas ventajas ópticas de las imágenes basadas en QD se han aplicado ampliamente en la investigación del cáncer.

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Propiedades de los puntos cuánticos (QD)

La mayoría de los QD son semiconductores de nanocristales con tamaños de núcleo que varían (de 2 a 10 nm) y están compuestos por dos tipos de átomos de los elementos del grupo II y VI de la tabla periódica de elementos. Cuando los QD son excitados por luz de alta energía externa, el electrón interno de los QD se excitará desde su estado fundamental a un nivel superior, y el electrón de alto nivel se relaja y regresa al estado fundamental durante todo el proceso de emisión de un fotón. produciendo fluorescencia. La energía de banda prohibida es la energía mínima necesaria para excitar un electrón desde su estado fundamental a un nivel superior, que depende del tamaño del complejo; cuanto mayor sea el tamaño, menor será la banda prohibida. Los QD tienen ventajas de emisión estrecha y amplio espectro de excitación; Debido a su pequeño tamaño, toda la partícula de puntos cuánticos podría comportarse como una sola molécula con los átomos excitando y emitiendo luz simultáneamente y produciendo una alta intensidad de señal en forma de una fuerte fluorescencia.

Interacción de biomarcadores de puntos cuánticos

Los métodos tradicionales están disponibles para obtener una única información de biomarcador a la vez, como la inmunofluorescencia, la inmunohistoquímica y la transferencia Western. Estos métodos tienen un inconveniente común: no pueden obtener información cuantitativa in situ junto con características morfológicas para múltiples biomarcadores. El desarrollo de imágenes multiplexadas basadas en QD muestra un enorme potencial para que las imágenes multiplexadas in situ revelen las interacciones de diferentes moléculas. Las imágenes multiplexadas basadas en QD también se han utilizado para revelar simultáneamente las interacciones dinámicas entre los biomarcadores en el microambiente del tumor y las células cancerosas. Con la llegada de la biología, se han descubierto muchos biomarcadores de pronóstico ocultos en los bultos del cáncer de mama. La cuantificación precisa y el etiquetado específico de esos biomarcadores de pronóstico son los procedimientos clave para evaluar el pronóstico del cáncer de mama. Se desarrollaron imágenes basadas en QD y análisis espectral cuantitativo de biomarcadores de cáncer de mama que mostraron correlación y consistencia, con mejor calidad de imagen y sensibilidad. QD-Las imágenes basadas en imágenes fueron tan informativas y útiles como el análisis de múltiples genes a un costo menor. Los métodos de imágenes basados ​​en imágenes cuánticas podrían tener más potencial en aplicaciones clínicas que los ensayos multigénicos, especialmente en los países en desarrollo donde el análisis multigénico resulta costoso para los pacientes. Estos estudios demostraron que las imágenes multiplexadas basadas en QD podrían ser una estrategia prometedora para un diagnóstico de patología más preciso.

Imágenes basadas en puntos cuánticos para detectar cáncer de mama

La detección temprana y las imágenes dirigidas de metástasis en el cáncer metastásico, la principal causa de mortalidad por cáncer, podrían ayudar a iniciar una terapia eficaz para mejorar el pronóstico y el tratamiento del cáncer de los pacientes con cáncer de mama. Actualmente, las técnicas de imagen utilizadas son difíciles de lograr una detección temprana porque esas técnicas de imagen solo pueden detectar un tumor cuando las células tumorales crecen hasta alcanzar una estructura de tejido normal. Las imágenes basadas en QD podrían ayudar a lograr una detección más temprana mediante imágenes de células tumorales cancerosas, incluso células tumorales individuales in vivo. Un diagnóstico temprano de metástasis que tiene lugar mucho antes del desarrollo de metástasis obvias se conoce como micrometástasis, y dicha micrometástasis se encuentra dentro del rango de diámetro de 0.2 a 2.0 mm, lo que ahora se considera un poderoso factor de pronóstico para el cáncer de mama. Las imágenes tradicionales no revelan tales micrometástasis debido a su baja resolución. Por el contrario, los QD podrían diseñarse para distinguir tejidos no objetivo de células objetivo raras debido a su fuerte intensidad de fluorescencia y alta fotoestabilidad. Otra ventaja importante de las imágenes basadas en QD para las micrometástasis del cáncer de mama es que pueden distinguir rápidamente entre metástasis pequeñas y tejidos no tumorales complejos debido a su fuerte imagen objetivo y su fuerte fluorescencia.

Limitaciones:
? Existen algunas limitaciones graves, que incluyen toxicidad inherente, biocompatibilidad deficiente y falta de imágenes multiplexadas.
? Los puntos cuánticos utilizados actualmente contienen elementos de metales pesados ​​como Cd, As, Pb, Te y Hg, lo que presenta posibles efectos adversos en los sistemas vivos. El núcleo de metales pesados ​​de los QD podría inducir la muerte de blastocistos de ratón en etapa temprana tanto in vitro como in vivo.
? Los sistemas analíticos deberían mejorarse sistemáticamente para promover aún más su uso en la investigación del cáncer.

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Referencia:

1. Wang LW, Peng CW, Chen C, Li Y. Tejido basado en puntos cuánticos e imágenes in vivo en cáncer de mama investigan el estado actual y las perspectivas futuras. Tratamiento del cáncer de mama. Mayo de 2015;151(1):7-17. doi: 10.1007/s10549-015-3363-x. Publicación electrónica del 2015 de abril de 2. PMID: 25833213; PMCID: PMC4408370.