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Fibra óptica comestible a partir de alga proporciona un salto a la medicina

Un equipo de científicos de la  Universidad de Campinas (UNICAMP) en el estado de São Paulo, Brasil, ha desarrollado fibra óptica comestible, biocompostable y biodegradable a partir de agar, un sustancia que se obtiene de las algas. El trabajo fue publicado en Scientific Reports.

El dispositivo podría ser utilizado para obtener imágenes en vivo desde el interior de una estructura corporal, proveer iluminación localizada en fototerapias u optogenéticas (p. Ej., para estimular las neuronas con luz y poder estudiar los circuitos neuronales de forma online) y para el suministro localizado de fármacos. Otra posible aplicación es la detección de microorganismos en órganos específicos, en cuyo caso la sonda sería completamente absorbida por el cuerpo luego de realizar su función.

El proyecto de investigación, que fue apoyado por la Fundación de Investigación de São Paulo, FAPESP, fue dirigido por Eric Fujiwara, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica de UNICAMP, y Cristiano Cordeiro, profesor del Instituto de Física Gleb Wataghin de UNICAMP, en colaboración con Hiromasa Oku, Profesor de la Universidad de Gunma en Japón.

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El agar, también llamado agar-agar, es una gelatina natural obtenida de algas marinas. Su composición consiste en una mezcla de dos polisacáridos, agarosa y agaropectina. «Nuestra fibra óptica es un cilindro de agar con un diámetro externo de 2.5 milímetros [mm] y una disposición interna regular de seis agujeros de aire cilíndricos de 0.5 mm alrededor de un núcleo sólido. La luz es confinada debido a la diferencia entre los índices de refracción del núcleo de agar y los agujeros de aire», dijo Fujiwara.

«Para producir la fibra, vertimos agar de calidad alimentaria en un molde con seis varillas internas colocadas a lo largo del eje principal», continuó. «El gel se distribuye solo para llenar el espacio disponible. Después de enfriar, las varillas se retiran para formar agujeros de aire, y la guía de onda solidificada se libera del molde. El índice de refracción y la geometría de la fibra se pueden adaptar variando la composición de la solución de agar y el diseño de moldes»

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Los investigadores probaron la fibra en diferentes medios, desde aire, pasando por agua, etanol y hasta acetona y concluyeron que es sensible al contexto. «El hecho de que el gel sufra cambios estructurales en respuesta a las variaciones de temperatura, humedad y pH hace que la fibra sea adecuada para la detección óptica», dijo Fujiwara.

Otra aplicación prometedora es su uso simultáneo como sensor óptico y medio de crecimiento para microorganismos. «En este caso, la guía de onda puede diseñarse como una unidad de muestra descartable que contiene los nutrientes necesarios. Las células inmovilizadas en el dispositivo serían detectadas ópticamente y la señal sería analizada usando una cámara o un espectrómetro», destacó.

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