Materiales inspirados en los ojos de las polillas

Usando la forma del ojo de la polilla como inspiración, un grupo de físicos han desarrollado nuevos materiales a nanoescala para reducir las dosis de radiación que reciben los pacientes expuestos a los rayos X, al mismo tiempo que mejoran la resolución de las imágenes.

El trabajo, liderado por Yasha Yi-a, profesor de City University of New York, afiliado al Massachusetts Institute of Technology (MIT) y a la New York University, fue publicado en el journal Optics Letters bajo el nombre de “Giant light extraction enhancement of medical imaging scintillation materials using biologically inspired integrated nanostructures”.

En él, los autores explican que como sus primos, las mariposas, las polillas tienen grandes ojos, compuestos por miles de omatidios, los cuales tienen una cornea primitiva y lentes conectados a células fotoreceptoras. Sin embargo, los ojos de las polillas, a diferencia de los de las mariposas, son antireflejantes, lo que les permite a los insectos ser menos visibles a sus depredadores durante el vuelo nocturno.

Gracias a esta característica los ingenieros se han apoyado para diseñar recubrimientos más eficientes para los paneles solares y superficies antireflejantes para diferentes dispositivos militares.

Ahora, Yi y su colegas van un paso adelante usando los ojos de las polillas como modelo para una nueva clase de material que mejora la eficacia de captura de luz de las máquinas de rayos X y dispositivos médicos similares.

El material que proponen Yi y sus colegas se coloca sobre los materiales fotoreceptores de las máquina de rayos X, los cuales reemiten la luz y permiten obtener la radiografía. El material consiste en una película de 500 nanómetros de espesor, hecha de un cristal especial, e incrustada por pequeñas pirámides de un material cerámico llamado nitruro de silicio. Cada pirámide es modelada como la estructura de los ojos compuestos de las polillas y diseñada para capturar la mayor cantidad de luz posible.

En la prueba de laboratorio, Yi y sus colegas encontraron que al colocar la delgada película sobre los materiales fotoreceptores de una máquina de rayos X durante una mamografía, la intensidad de luz reemitida por el material aumentaba en 175 por ciento, mejorando la resolución de la imagen y sin producir más radiación de la normal.

El presente trabajo, dijo Yi, representa una prueba de cómo utilizar un concepto basado en bioestructuras y nanestructuras para mejorar las imágenes para diagnóstico médico.

Bibliografía

P. Pignalosa, Bo Liu, Hong Chen, H. Smith, and Yasha Yi. (2012) “Giant light extraction enhancement of medical imaging scintillation materials using biologically inspired integrated nanostructures”. Optics Letters.