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Rayos X moleculares tan fáciles como una radiografía de tórax

Actualmente, la captación de imágenes de estructuras moleculares a nivel atómico requiere utilizar instalaciones de sincrotrón o aceleradores lineales, limitados y muy caros. Unos científicos han avanzado en la posibilidad de usar láseres para fabricar dispositivos de sobremesa con esta finalidad.
Rayos X moleculares tan fáciles como una radiografía de tórax
El uso de láseres proporciona una oportunidad fascinante para obtener un sistema compacto de microscopía mediante rayos X de sobremesa para captar imágenes de sistemas vivos. La luz láser es monocromática, lo cual significa que tiene un solo color, una sola frecuencia y una sola longitud de onda. Los avances tecnológicos han ampliado de forma importante el rango de longitudes de onda posibles desde el espectro visible hacia el ultravioleta (UV) y el infrarrojo (IR). Mediante la generación de armónicos elevados (HHG), es posible ampliar esta gama hasta el rango de los rayos X. La HHG puede convertir la frecuencia de un láser en múltiplos de ella para generar una amplia gama de luces que incluyen las frecuencias del UV y los rayos X.

Aunque la HHG se conoce desde los años ochenta, generar una radiación intensa y enfocada con energías de fotón de cien electronvoltios (eV) sigue siendo difícil. Para posibilitar la captación de imágenes biológicas detalladas, los científicos debieron superar este desafío técnico. Se centraron en utilizar una ventana de agua, puesto que el agua es transparente para rayos X blandos, mientras que elementos como el carbono (abundante en muestras biológicas) los absorben.

El proyecto BAXHHG, financiado por la Unión Europea, contribuyó de forma importante al avance de la tecnología láser con láseres ultrarrápidos para obtener sistemas de rayos X de sobremesa adecuados para captar imágenes de sistemas biológicos. Aunque el trabajo sigue en curso, los científicos lograron generar fotones con energías de hasta 200 eV con luz en el infrarrojo medio (de dos micras de longitud de onda) utilizando neón y argón. Los científicos también desarrollaron modelos informáticos importantes para simular la HHG, un proceso intrínsecamente ineficiente. También desarrollaron y probaron un aparato para contener altas presiones dentro de una cámara de vacío con el fin de optimizar la HHG.

Los científicos de BAXHHG han progresado de forma importante hacia una nueva tecnología de rayos X de sobremesa capaz de proporcionar información estructural detallada de muestras biológicas. La generación de fotones de alta energía en haces sumamente intensos y enfocados dentro de la ventana de agua permitirá visualizar de forma rápida y económica los detalles estructurales más finos. Esto podría desempeñar un papel importante en el desarrollo económico de fármacos y otros tratamientos específicos.

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