Redacción
Tenemos en foco el COVID-19, pero la posibilidad de generar diagnósticos precisos en casos de diferentes enfermedades sin moverse de casa podría ser un progreso para la atención primaria y precoz de numerosas patologías. En este camino se encuentra un grupo de científicos que estarían un paso más cerca de lograr dispositivos que pueden responder si se tarta de coronavirus, de un resfrío, de una gripe u otra afección.
La tecnología inteligente que podría ayudar a diagnosticar en casa de manera veloz, sencilla y precisa, podría estar al alcance de la mano en unos pocos años, según un equipo de científicos noruegos que dice haber alcanzado un hito importante en un desarrollo en este camino.
En un reciente artículo publicado en la revista científica Nature, el equipo de investigadores señaló los avances que han desarrollado en lo que llaman las “primeras microcavidades de alta calidad”, que pueden acceder al espectro de luz del infrarrojo lejano para una mejor detección e imágenes de diferentes pronósticos de salud.
“Hemos construido el microrresonador de modo tal que nos garantice la menor pérdida para el espectro infrarrojo lejano. Debido a que el espectro infrarrojo lejano proporciona información definitiva sobre los productos químicos, abre nuevas posibilidades para las aplicaciones de los sensores”, explicó Dingding Ren, investigador del Departamento de Sistemas Electrónicos de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), en ocasión de la presentación de su investigación de manera pública.
Detectar lo necesario
Teniendo en cuenta que los síntomas de virus como la influenza, el resfriado común y el COVID-19 pueden ser similares o superponerse, poder autodiagnosticarse rápidamente con un pequeño electrodoméstico podría cambiar las reglas del juego en situaciones tan básicas como la atención médica, y tan complejas como los costos laborales por ausencia.
En su documento los investigadores consideran que esta tecnología algún día también podría usarse para detectar la diabetes. Las microcavidades son un tipo de cavidad óptica que puede almacenar una cantidad significativa de información óptica en un contenedor pequeño. Dentro del microrresonador, la luz se mueve en círculo y amplifica sus propiedades.
“Podemos comparar el microrresonador con lo que sucede con el sonido en la Whispering Gallery de la Catedral de St. Paul en Londres”, explicó Ren. Allí, si una persona que se encuentra en un extremo de la sala susurra, otra que se encuentra en el otro extremo aún puede escucharla, aunque normalmente no debería ser posible escuchar un susurro a esa distancia.
Lo que sucede es que la catedral amplifica las ondas sonoras a través de la precisión de su forma y de sus paredes en relación unas con otras. Algo similar sucede con las ondas de luz en un microrresonador. Hay una gran cantidad de aplicaciones para las microcavidades ópticas; por ejemplo, admiten la transmisión de datos a larga distancia a través de fibras ópticas y son clave para la lectura o escritura láser de CD y DVD.
Astrid Aksnes, profesora del Departamento de Sistemas Electrónicos de la NTNU, indicó que “la capacidad de medir en la porción IR de longitud de onda larga del espectro de luz, de 8 a 14 micrones, significa más oportunidades para su uso en monitoreo ambiental y biomedicina. Muchas moléculas tienen bandas vibratorias fundamentales en el rango IR de longitud de onda media (2-20 micrones), la llamada región de huellas dactilares moleculares. Al medir en este rango de longitud de onda, logramos una mayor sensibilidad”
“Nuestra microcavidad es unas 100 veces mejor que la que estaba disponible anteriormente para el espectro infrarrojo lejano. Puede retener la luz 100 veces más que las versiones anteriores, lo que aumenta el campo óptico en el interior y hace que los procesos no lineales como la generación de peine de frecuencia sean mucho más fáciles” continuó Aksnes.
Los peines de frecuencia óptica se desarrollaron por primera vez para los relojes atómicos a fin de mantenerlos precisos a través de una cuidadosa transmisión de información. Ahora se encuentran en los GPS y en los dispositivos de fibra óptica utilizados en computadoras y teléfonos. Además de mejorar la facilidad de generación de peines de frecuencia, esta nueva microcavidad puede ser útil para la identificación química espectroscópica, utilizando la luz para analizar una muestra en busca de virus y bacterias.
”Cuando se trata de mediciones en este espectro de luz infrarroja de onda larga, la tecnología aún está en pañales. Pero nuestra mejora nos brinda la oportunidad de identificar múltiples productos químicos diferentes en tiempo real en un futuro cercano”, afirmó Ren. Los investigadores lograron esta microcavidad de mayor calidad utilizando germanio nativo, un elemento químico comúnmente utilizado en transistores o dispositivos semiconductores en muchos dispositivos electrónicos.
Actualmente, la tecnología que utiliza la espectroscopia para identificar sustancias químicas solo se encuentra en hospitales y otras instalaciones de alta complejidad. Los investigadores señalaron que acceder a longitudes de onda aún más largas podría requerir el uso de materiales distintos al germanio, como el diamante o incluso algún tipo de sal.
“Todavía estamos lejos de la tecnología inteligente que utiliza microrresonadores para identificar nuestras enfermedades en nuestro hogar en cuestión de segundos. Pero con esta nueva investigación, parece estar progresando en ese sentido”, concluyó Ren.
