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Biopsy equivalent Optical Fiber multifunctional Endoscope

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Una nueva alternativa a la endoscopia y la biopsia en el horizonte

La endoscopia puede detectar tejido sospechoso, cáncer y obstrucciones coronarias, pero, a pesar de ser mínimamente invasiva, en el mejor de los casos, es incómoda para el paciente. Unos investigadores han trabajado en el desarrollo de un endoscopio de fibra para observar y recopilar información de tejidos vivos «in situ» y sin necesidad de realizar una biopsia en última instancia.

Salud

Los investigadores del proyecto BiOp-FibEnd, financiado con fondos europeos, adaptaron la tecnología de fabricación convencional para la fibra óptica, denominada «trefilado de fibra». Básicamente, se introduce en un horno una preforma que, después de calentarse, se vuelve blanda, lo que permite su transformación en una fibra. «Para conseguir la tolerancia de diámetro submicrométrico necesaria para esta investigación, tuvimos que establecer un sistema de trefilado robusto y estable que dependiera del entorno donde se produce la fibra», destaca Alessio Stefani, miembro de BiOp-FibEnd.

Materiales nuevos con aplicaciones nuevas

El equipo de BiOp-FibEnd utilizó materiales nuevos, teniendo en cuenta por primera vez su aplicación en la exploración de tejidos corporales. Sin embargo, al principio no habían considerado su aplicación en la medición de la tensión arterial. «Elegimos el poliuretano, que tiene una elasticidad elevada, como una goma elástica, para desarrollar un sensor que mide indirectamente la tensión arterial y proporciona una lectura muy precisa tanto al caminar como al correr», explica Stefani. El ingenioso método utiliza dos fibras paralelas, cada una con una fuente de luz y un detector. El pulso deforma la fibra e interrumpe la señal de luz de manera proporcional. La diferencia temporal del pulso en cada fibra calcula la velocidad de onda del pulso o la tensión arterial. El equipo de la investigación superó los límites de las estructuras creadas con el trefilado de fibra, lo que dio como resultado estructuras dieléctricas con 500 cables metálicos con un diámetro medio inferior a 150 nm. Las hiperlentes de multimaterial que fabrican estas estructuras proporcionan imágenes de superresolución en el espectro infrarrojo medio a longitudes de onda de 3-4 micrómetros y centrándose en un punto 176 veces menor a la longitud de onda en el régimen de THz. Otro resultado importante del proyecto fue un catéter que permite reconocer las diferencias entre varios tejidos en el corazón a través de la combinación de la espectroscopia y la inteligencia artificial. Esta tecnología se ha patentado.

Unos inconvenientes inesperados llevan también a la solución

«El desafío más improbable para el equipo fue que la menor cantidad de luz destruía las hiperlentes al trabajar en el espectro infrarrojo medio. Las muestras, los diminutos cables metálicos, se derretían», explica Stefani. Los investigadores estudiaron las soluciones a este problema, al menos desde el punto de vista teórico debido a las restricciones temporales obvias. «Las simulaciones para comprobar la solidez de estas propuestas alternativas son bastante prometedoras. Sin embargo, juntas, estas soluciones merecen un proyecto propio y, por lo tanto, no era razonable realizar experimentos de cada una de ellas», afirma Stefani. La respuesta fue investigar durante el tiempo restante la parte más prometedora del proyecto: el monitor de tensión arterial, la principal aplicación médica.

Pasos hacia una investigación realista con oportunidades de financiación

El equipo es práctico y optimista en cuanto a la futura investigación. Aunque comprenden las limitaciones del sistema, tienen posibles soluciones a ellas. «Estamos hablando con socios de financiación públicos y privados para llevar el monitor de tensión arterial al mercado y ya ha sido patentado», comenta. Al destacar la importancia del trabajo del equipo, Stefani señala que BiOp-FibEnd contó con la financiación de una beca individual Marie Skłodowska-Curie. «Sin embargo, tener a una única persona realizando el trabajo solo no sería suficiente para conseguir la gama de resultados que obtuvimos. El que todos trabajáramos hacia un objetivo similar, hizo que la investigación fuera más eficiente aunque avanzáramos en varias direcciones e investigáramos escenarios diferentes», concluye.

Palabras clave

BiOp-FibEnd, trefilado de fibra, endoscopio, biopsia, tensión arterial, hiperlentes, fibra óptica

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