Nanotecnología ultrasónica permite ver dentro de células individuales

Se ha desarrollado una novedosa nanotecnología ultrasónica que permite que los médicos vean dentro de las células individuales de un paciente para ayudar a diagnosticar enfermedades serias.

La nueva técnica, desarrollada por investigadores de la Universidad de Nottingham (RU) utilizaría tecnología de ultrasonido; normalmente usada para mirar cuerpos enteros como escáneres fetales, para mirar dentro de las células. Los componentes de la tecnología serían muchos, miles de veces más pequeños que los sistemas actuales.

La tecnología sería lo suficientemente minúscula para permitirles a los científicos ver dentro y visualizar células individuales en el cuerpo humano, lo que favorecería el entendimiento de la estructura y función de las células y puede ayudar a detectar anormalidades para diagnosticar enfermedades serias como algunos cánceres.

El ultrasonido se refiere a ondas de sonido que están en una frecuencia demasiado alta para ser detectadas por el oído humano, típicamente 20 kHz y superiores. El ultrasonido médico usa un transductor eléctrico del tamaño de una caja de fósforos para producir ondas de sonido a frecuencias muchos más altas, típicamente alrededor de 100-1000 veces más altas para sondear los cuerpos. Los investigadores de Nottingham están apuntando a producir una versión miniatura de esta tecnología, con transductores tan minúsculos que uno puede colocar 500 en el espesor de un cabello humano, lo que produciría ondas de sonido de frecuencias mil veces más altas de nuevo, en el rango GHz.

El Dr. Matt Clark, del Tottingham Ultrasonics Group, dijo: "Examinando las propiedades mecánicas dentro de una célula podemos aprender una cantidad enorme acerca de su estructura y la manera en que funciona. Pero es un salto muy grande a lo desconocido, puesto que esto no se ha logrado nunca antes. Una de las razones para esto es que presenta una reto técnico enorme. Para producir ultrasonido, usted tiene que producir un nanotransductor, lo que esencialmente significa tomar un dispositivo que actualmente es del tamaño de una caja de fósforos y llevarlo hasta la nano-escala. ¿Cómo se ata un alambre a algo tan pequeño? Nuestra respuesta para algunos de esos retos es crear un dispositivo que funcione óptimamente—usando pulsos de luz láser para producir ultrasonido en vez de una corriente eléctrica. Esto nos permite hablarle a esos dispositivos minúsculos”.

La nueva tecnología también puede permitirles a los científicos ver objetos aún más pequeños que con los microscopios ópticos y ser tan sensibles que pueden medir moléculas únicas. Además de las aplicaciones médicas, la tecnología tendría usos importantes como una instalación de pruebas para la industria para evaluar la integridad y calidad de los materiales y detectar defectos minúsculos que puedan impactar en el desempeño o la seguridad.

La ultrasónica es usada actualmente en aplicaciones como probar componentes de tren de aterrizaje en la industria de aviación para rupturas y daños que no pueden verse inmediatamente o pueden desarrollarse con el uso.

El Dr. Clark añadió, "También estamos aplicando nuestra tecnología a la nano-ingeniería porque tenemos que corresponder al crecimiento enorme en nanotecnología con técnicas para inspeccionar el nano-mundo. Como los productos y sus componentes se vuelven más pequeños, las instalaciones de prueba para estos, también deben ser escalados de manera acorde.

En las máquinas basadas en nanoelectromecánica (NEMS) y microelectromecánica (MEMS), hay una demanda creciente para instituciones de prueba que ofrezcan las mismas capacidades que aquellas para dispositivos del tamaño del mundo real.

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University of Nottingham