martes, 10 de julio de 2012

Crean nanoestructuras siguiendo el modelo de ojos de la polilla para mejorar las imágenes médicas

Usando los ojos compuestos de la humilde polilla como inspiración, un equipo internacional de físicos ha desarrollado nuevos materiales a nanoescala que pueden reducir las dosis de radiación recibidas por los pacientes sometidos a rayos-x, mejorando al mismo tiempo la resolución de las imágenes obtenidas.

Como sus primas las mariposas, las polillas tienen grandes ojos compuestos, hechos de miles de estructuras de omatidio hechas de lentes y córneas primitivas. Pero los ojos de polilla, al contrario que los de mariposa, son altamente antireflectivos, devolviendo muy poca luz de la que les golpea. La adaptación ayuda a los insectos para ser más sigilosos y menos visibles para los depredadores durante sus vuelos nocturnos. Debido a esta característica, los ingenieros ha usado el ojo de polilla como ayuda al diseño de recubrimientos de paneles solares más eficientes, y superficies antireflectantes para dispositivos militares. Ahora, los investigadores han ido más allá, usando dicho ojo como modelo para una nueva clase de materiales que mejoran la eficiencia de la captura de luz de las máquinas de rayos-x y demás dispositivos médicos de imagen.

En particular, los investigadores se han centrado en lo que se conoce como materiales “centelleantes”: componentes que, cuando son golpeados por las partículas que llegan, digamos fotones de rayos-x, absorbe la energía de las partículas y entonces la vuelve a emitir la energía absorbida en forma de luz. En los dispositivos de imagen radiográfica, estos materiales centelleantes se usan para convertir los rayos-x saliendo del cuerpo en señales de luz visible recogidas por el detector, en forma de imagen.

Una forma de mejorar el resultado (la intensidad de las señales de luz recogidas por el detector, y en consecuencia la resolución de las imágenes resultantes) para incrementar la información recogida, esto es, una dosis más alta de rayos-x. Pero esto no es sano para los pacientes porque incrementa los niveles de radiación. Una alternativa es mejorar la eficiencia con que el material centelleante convierte los rayos-x en luz, y esto es lo que hace este material.

Consiste en una fina película, 500 nanómetros de grosor, echa de un tipo especial de cristal conocido como oxiortosilicato de lutetio dopado con cerio. Estos cristales son incrustados en pequeñas protuberancias en forma de pirámide o hechas de material cerámico, nitruro de silicio. Cada protuberancia o "pezón corneal", es modelado en las estructuras de un ojo de polilla y es diseñado para extraer más luz de la película. En un micrómetro cuadrado caben entre 100.000 y 200.000 protuberancias, la misma densidad que un ojo de polilla. Los investigadores endurecieron las paredes laterales, mejorando la habilidad para dispersar la luz y mejorar así la eficiencia del material centelleador.

Usando esta técnica, se ha encontrado que añadiendo la fina película al material centelleante en una unidad de mamografías por rayos-x, se incrementó la intensidad de luz emitida en un 175% respecto a proceso tradicional.

Via OSA

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