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Las técnicas que fueron recogidas en el término de imágenes moleculares dentro del término permiten que los investigadores avancen en el análisis de cómo funcionan las proteínas y otras moléculas en el cuerpo.
Grupos de investigación en distintas partes del mundo investigan para poder aplicar el uso de técnicas de imagen magnéticas, nucleares y ópticas para estudiar las interacciones de las moléculas que determinan los procesos biológicos.
Las imágenes moleculares, a diferencia de otras técnicas más conocidas como los rayos x, o ultrasonido, que utilizan los médicos pistas anatómicas sobre el tamaño de un tumor, las imágenes moleculares podrán ayudar a descubrir las verdaderas causas de la enfermedad. La apariencia de una proteína poco usual en un conjunto de células podrá advertir de la aparición de un cáncer.
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