Fotónica viva


Hasta la fecha, en los sistemas biofotónicos el cultivo o el tejido celular –es la variable a ser analizada . La determinación de las propiedades de dicha variable es más simple cuanto más potente - en términos de sensibilidad, selectividad y resolución - es el sistema y el procedimiento de detección. Un nuevo concepto, que cambia las reglas del  juego, es el uso del cultivo celular como parte activa del sistema biofotónico. Este nuevo paradigma se aborda mediante la observación del cultivo/tejido celular desde un punto de vista fotónico: es un biomaterial heterogéneo poroso con propiedades ópticas únicas (respuesta espectral, índice de refracción, etc.) que surgen de sus elementos constitutivos (las células y la matriz extracelular que la rodea). Cuando las células vivas son cultivadas sobre un material específicamente diseñado, el cultivo/tejido celular confina la luz dando lugar al concepto de "Fotónica Viva". En este caso, las células forman parte del sistema fotónico y juegan el doble papel de elemento transductor y elemento de reconocimiento. Debido a la fuerte interacción entre la luz y los constituyentes de las células, las propiedades de la luz confinada cambian en función del tipo de célula y su estado, dando como resultado una respuesta única, altamente específica y medible que ha sido denominada huella digital fotónica (PIN). Hasta el momento, el concepto de “fotónica viva” ha sido validado con éxito en varios tipos de células. En este punto, se  nos plantean dos objetivos principales diferentes en función de la perspectivas utilizada (fotónica o biología de las células):

 

  • Definir la “fotónica viva” que, gracias a las propiedades de sus células, es auto-curable y reconfigurable.
  • Obtener información fotónica de las células con una sensibilidad sin precedente, relacionada con los diferentes cultivos celulares utilizados para definir los PICs, incluyendo pruebas de nuevos medicamentos, el estudio de diferentes estados fisiológicos, la secretómica, la metabolómica, etc.

 

Estructura de “Fotónica viva”. La luz circula por la guía de onda
desde la entrada del sistema (izquierda) a la salida (derecha).


Cultivo celular obtenido a las 4 horas de la siembra;
la estructura de “fotónica” viva aún no está totalmente implementada.

Aplicaciones

1. Estudio de nuevos fármacos. Determinación de la mínima concentración inhibitoria (MIC).
2. Estudio de las condiciones fisiológicas de los cultivos celulares.
3. Diagnóstico precoz de enfermedades, incluyendo sus diferentes estados evolutivos.
4. Identificación de diferentes tipos celulares de acuerdo a su PIN.
5. Terapia personalizada, por cultivo celular, con células obtenidas del propio paciente.