Los rayos X son una herramienta de imagen médica esencial utilizada por médicos de todo el mundo. Sin embargo, a pesar de los beneficios obvios para los pacientes, este procedimiento también se asocia con un mayor riesgo de cáncer. Un profesor, quiere usar la última tecnología para desarrollar un nuevo dispositivo que requiere niveles de radiación significativamente más bajos para la misma calidad de imagen y, por lo tanto, reduce los riesgos para la salud.
Puede que no lo pensemos, pero el simple hecho de hacerse una radiografía o una tomografía computarizada en un hospital o en la consulta del dentista tiene el potencial de ser riesgoso para nuestra salud. No puede verlos ni sentirlos, pero los rayos X son como haces de luz invisible con la capacidad de atravesar su cuerpo. Mientras hacen esto, la energía de estos rayos se absorbe de manera diferente en diferentes tejidos. Un fotodetector de rayos X recoge los restantes del otro lado del cuerpo y crea una imagen en blanco y negro. Las partes blandas, como el corazón y los pulmones, aparecen más oscuras porque los rayos X se cruzan con facilidad, mientras que las partes densas, como los huesos, aparecen blancas porque a los rayos X les resulta más difícil atravesarlas.
Esto hace que los rayos X sean herramientas increíblemente poderosas para detectar muchas enfermedades, como cánceres, enfermedades cardiovasculares y osteoporosis. El problema es que la radiación que atraviesa nuestro cuerpo puede causar pequeños cambios en nuestro ADN, lo que puede producir mutaciones y causar cáncer más adelante en la vida.
¿CÓMO PODEMOS LIMITAR LA EXPOSICIÓN A LA RADIACIÓN?
La técnica de imagen actual necesita mucha electrónica muy compleja. Hacerla más simple, más fácil y más fácil de usar sería una ventaja, dice el profesor.
Con esto en mente, el equipo de el profesor ha estado trabajando en un nuevo método para producir imágenes de rayos X utilizando una cantidad significativamente menor de radiación, todo gracias a un nuevo material inspirador: las perovskitas de haluro de plomo.
En el nombre de este material sintético, “perovskita” denota la estructura, que fue identificada por primera vez por Lev Perovski para un mineral descubierto originalmente en Rusia. Por lo general, este compuesto incluye varios elementos químicos con cargas positivas y negativas, como plomo, bromo o yodo, dispuestos en un octaedro complejo.
Los investigadores conocen las curiosas propiedades de estas perovskitas a nanoescala desde hace un tiempo, pero solo recientemente comenzaron a usarlas en diferentes dispositivos, incluidos láseres, diodos emisores de luz, sensores de gas y fotodetectores. La mayoría de estos todavía están en la etapa de desarrollo en el laboratorio, pero los paneles solares basados en perovskita, el primer producto que se creó, ya están en camino a la comercialización, ya sea como un producto independiente o en combinación con otros tipos de paneles solares.
Forjando un nuevo uso para este material, el profesor desarrolló el elemento de un fotodetector de rayos X con una fina capa de perovskita, que resultó ser varias veces más sensible que los detectores convencionales. Todavía está en sus primeras etapas, pero este nuevo dispositivo parece ser capaz de captar más rayos X, que se perderían en los detectores convencionales, debido a la presencia de elementos pesados como el plomo y el yodo en la perovskita. Como resultado, el detector basado en perovskita de el profesor supera fácilmente a los detectores de rayos X tradicionales basados en silicio.
Los investigadores creen que esta alta sensibilidad permitirá obtener imágenes médicas y dentales con solo una fracción de la radiación en comparación con las imágenes de rayos X normales. Esta es una buena noticia, ya que los niveles más bajos de exposición reducen el riesgo de cáncer tanto para los pacientes como para los profesionales de la salud. Otros usos, que también pueden beneficiarse de un detector de rayos X más eficiente, incluyen revelar obras de arte falsificadas y escanear equipaje en aeropuertos.
¿CÓMO SE IMPRIME LA PEROVSKITA?
El profesor y su equipo han descubierto que para lograr esta extraordinaria sensibilidad a los rayos X, la perovskita debe depositarse en una capa muy delgada de material de carbono llamada grafeno, que amplifica fuertemente la señal generada por los rayos X. Una mejora adicional para tener imágenes muy detalladas con dosis bajas de rayos X es imprimir esta perovskita en grafeno en forma de pilares (imagine una cama de clavos), usando un método llamado impresión por chorro de aerosol 3D. Este es un enfoque radicalmente nuevo, y donde es útil bajar a la nanoescala, ya que este método permite que la capa se imprima con una precisión de μm (micrómetro).
El nuevo fotodetector de perovskita también es más económico y rápido de producir. El enfoque convencional implica un método engorroso y lento para hacer crecer un gran cristal de silicio, selenio amorfo o telururo de cadmio muy costoso, todo lo cual debe realizarse con procedimientos complejos, por ejemplo, silicio a altas temperaturas y en condiciones de vacío.
Por el contrario, la impresión 3D por chorro de aerosol es rápida y sencilla. La perovskita simplemente se mezcla con tinta, pero no con la tinta líquida estándar que se usa en los bolígrafos. En este caso, la tinta es un líquido que puede disolver la perovskita y evaporarla casi de inmediato, manteniendo el material en su lugar con una precisión increíble. Usando una técnica de impresión rápida y económica, hemos estructurado y probado una unidad detectora de rayos X, que muestra una sensibilidad récord de cuatro órdenes de magnitud más alta que los dispositivos de perovskita actuales, dice el profesor.
Dados los prometedores resultados obtenidos hasta el momento, el profesor y el equipo buscan inversores para seguir desarrollando y probando su prototipo. Están muy seguros de que este nuevo detector de rayos X podría ser un cambio de juego potencial para las imágenes médicas. No solo es más barato de producir, sino que, lo que es más importante, necesita niveles de radiación más bajos, lo que da como resultado sistemas de imágenes más seguros.
A medida que la ciencia y la tecnología a nanoescala se integran cada vez más en nuestras vidas, surgen diariamente nuevas oportunidades para una carrera en este campo. Hay muchos sectores diferentes que darían la bienvenida a un científico a nanoescala, incluidos el aeroespacial, la medicina, la medicina forense, el ejército y la biotecnología. La nanociencia y la nanotecnología tienen una gran demanda y ofrecen buenas perspectivas para el futuro. Según Salary Expert, el salario estimado de un ingeniero en nanotecnología aumentará un 8% en los próximos cinco años.
Si desea obtener más información, la École Polytechnique Fédérale de Lausanne ofrece programas de extensión regulares. En uno de estos eventos, el laboratorio de el profesor demostró un nanomanipulador enganchado a un joystick como los que se usan en los juegos de computadora. Con este dispositivo especial, los estudiantes podían sentir la fuerza necesaria para empujar un átomo sobre una superficie, o la fuerza necesaria para cortar un nanotubo de carbono. Los niños quedaron encantados con la experiencia. Estoy seguro de que muchos de ellos querrán estudiar con nosotros, se entusiasma el profesor.
Salud Digna para Todos 