Materiales mecanoluminiscentes para nuevos usos médicos
Si a un material mecanoluminiscente se le somete a una tensión mecánica lo bastante fuerte, emite luz, visible para el ojo humano o de otras longitudes de onda. Esta excitación puede producirse, por ejemplo, mediante la flexión o aplicando una suave presión, pero también sin contacto alguno, mediante ultrasonidos. De este modo, el efecto puede activarse a distancia y la luz puede llegar a lugares que normalmente tienden a estar en la oscuridad, por ejemplo el interior del cuerpo humano.
Material mecanoluminiscente durante un experimento en la Universidad de Jena. / Jens Meyer / University of Jena
Si el tratamiento con ultrasonidos se utiliza al mismo tiempo para generar calor local, es recomendable poder medir las temperaturas que dicho calor genera, sobre todo en medio tan sensible como el interior del cuerpo humano.
Unos expertos en ciencia de los materiales de la Universidad Friedrich Schiller de Jena en Alemania han desarrollado ahora un material mecanoluminiscente que no solo puede utilizarse para generar calor en puntos específicos del interior del cuerpo humano mediante ultrasonidos, sino que también proporciona información sobre la temperatura local al mismo tiempo.
La emisión de luz inducida mecánicamente puede proporcionarnos muchos detalles sobre la respuesta de un material a la tensión mecánica, tal como argumenta Lothar Wondraczek de la citada universidad y miembro del equipo de investigación. Pero para ampliar el campo de aplicaciones de este tipo de tecnología, también es necesario poder obtener información adicional sobre la temperatura local, especialmente cuando la excitación se realiza mediante ultrasonidos.
El equipo de Wondraczek combinó el elemento químico erbio con un compuesto especial de azufre y oxígeno. La estructura semiconductora absorbe la energía mecánica proporcionada por la excitación mediante ultrasonidos, y el óxido de erbio aporta la emisión de luz. La temperatura puede leerse entonces mediante termometría óptica a partir del espectro de la luz emitida.
“Esto significa que podemos estimular un aumento de temperatura desde el exterior, medirlo a partir de las características de la emisión de luz y establecer así un circuito de control completo”, explica Wondraczek.
La emisión de luz por control remoto, combinada con el control de la temperatura, podría abrir ámbitos de aplicación completamente nuevos para estos materiales mecanoluminiscentes, por ejemplo en medicina. Un posible campo de aplicación podría ser la terapia fotodinámica, en la que se utiliza la luz para controlar los procesos fotofísicos que pueden ayudar al organismo en su curación, tal como aventura Wondraczek.
El equipo de investigación expone los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Advanced Science, bajo el título “Ultrasound-induced mechanoluminescence and optical thermometry toward stimulus-responsive materials with simultaneous trigger response and read-out functions”.
