El escalpelo invisible

Hoy día la tecnología del ultrasonido ha avanzado mucho, ya que de forma rutinaria algunos doctores ya usan las ondas sonoras para eliminar piedras del riñón y tumores prostáticos, así que ahora un grupo de investigadores está diseñando un escalpelo basado en esta tecnología, sin la necesidad de metales o lásers.

Esta herramienta funciona principalmente concentrando el sonido a tal punto que se genera calor y presión, dijo Jay Guo, profesor de ingeniería eléctrica, ciencias computacionales, ingeniería mecánica y ciencia macromolecular. Los resultados de esta técnica fueron publicados este mes en el journal Scientific Reports.

El primer reto al que se enfrentaron fue el diámetro de la emisión de ondas sonoras, ya que aunque era de unos cuantos centímetros, se necesitaba que fuera de milímetros para funcionar como bisturí, para poder cortar los delicados vasos sanguíneos o delgadas capas de tejido. Así que el equipo tuvo que concentrar y disminuir el punto de acción a un promedio de 75 a 400 micrómetros (la milésima parte de un milímetro). Asimismo, lograron que el haz de ondas fuera tan potente que prácticamente corta con la presión, además se cree que podría ser indoloro porque es tan fino que es capaz de evadir las fibras nerviosas.

“Creemos que esta tecnología podría utilizarse como un cuchillo invisible y poco invasivo durante las cirugías, ya que nada entra a tu cuerpo, sólo el haz de ondas sonoras. Además está tan bien enfocado que puede cortar células individuales”, dijo Guo.

Para lograr este haz superfino, el equipo de Guo usó un enfoque optoacústico, que convierte la luz de un láser en impulsos de ondas sonoras de gran amplitud a través de una lente especialmente diseñada. La técnica ha existido desde los tiempos de Thomas Edison pero ha avanzado mucho en los últimos siglos, particularmente en la medicina.

Este sistema es único porque desarrolla tres funciones: convierte la luz en sonido, el haz se enfoca en un punto diminuto y amplifica las ondas sonoras. Para conseguir la amplificación los investigadores recubrieron su lente con una capa de nanotubos de carbono y una capa de un material elástico llamado polidimetilsiloxano. La capa de nanotubos de carbono absorbe la luz y genera calor. A continuación, la capa polidimetilsiloxano se expande cuando se expone al calor ydrásticamente aumenta la señal gracias a la rápida expansión térmica.

Las ondas sonoras resultantes cortan los tejidos mediante la creación de ondas de choque y microburbujas que ejercen una presión hacia el objetivo, como diminutos tumores cancerosos o placas de grasa que obstruyen las arterias. La técnica también podría tener aplicaciones en la cirugía cosmética.

En los experimentos, los investigadores demostraron la funcionalidad de su nuevo escalpelo en una microcirugía en la que se extirpó una célula de cáncer de ovario y abriendo un hueco de menos de 150 micrómetros en una piedra de riñón en menos de un minuto.

Referencias:

Hyoung Won Baac, Jong G. Ok, Adam Maxwell, Kyu-Tae Lee, Yu-Chih Chen, A. John Hart, Zhen Xu, Euisik Yoon, L. Jay Guo. “Carbon-Nanotube Optoacoustic Lens for Focused Ultrasound Generation and High-Precision Targeted Therapy”. Scientific Reports.