Notícia

Laser inovador tem usos potenciais no controle de qualidade de medicamentos e diagnóstico médico

Fonte

Universidade Princeton

Data

sábado, 27 julho 2019 11:35

Áreas

Física Médica. Bioeletrônica. Indústria Farmacêutica. Diagnóstico.

Em um passo importante para o desenvolvimento de scanners portáteis que podem acessar rapidamente moléculas na linha de produção farmacêutica ou classificar diferentes alterações na pele de pacientes, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade Princeton, nos Estados Unidos, criou um sistema de imagens que usa lasers eficientes o suficiente para serem emitidos a partir de um microchip.

O sistema emite e detecta radiação eletromagnética em frequências de terahertz – mais altas do que as ondas de rádio, mas menores que a luz infravermelha usada na geração de imagens térmicas. A imagem usando radiação terahertz tem sido uma meta para os engenheiros, mas a dificuldade de criar sistemas práticos que funcionem nessa faixa de frequência tem bloqueado a maioria das aplicações e resultou no que os engenheiros chamam de “lacuna terahertz”.

“Aqui, temos uma tecnologia revolucionária que não tem partes móveis e usa a emissão direta de radiação terahertz de chips semicondutores”, explicou o Dr. Gerard Wysocki, professor  de engenharia elétrica na Universidade Princeton e um dos líderes da equipe de pesquisa.

A radiação terahertz pode penetrar em substâncias como tecidos e plásticos, não é ionizante e, portanto, segura para uso médico, e pode ser usada para visualizar materiais de difícil visualização em outras frequências. Ela poderia ser usada como ferramenta de diagnóstico para o câncer de pele, por exemplo.

O novo sistema, descrito em artigo publicado na revista científica Optica, pode verificar rapidamente a identidade e disposição das moléculas ou expor danos estruturais de materiais.

O dispositivo usa feixes estáveis ​​de radiação em frequências precisas. A radiação interage com moléculas no material da amostra. Uma estrutura de pente duplo permite que o instrumento meça eficientemente a radiação refletida. Padrões únicos, ou assinaturas espectrais, na radiação refletida permitem que os pesquisadores identifiquem a composição molecular da amostra.

Embora as tecnologias atuais de geração de imagens terahertz sejam de produção cara e de operação complicada, o novo sistema é baseado em um projeto de semicondutor que custa menos e pode gerar muitas imagens por segundo. Essa velocidade pode ser útil para o controle de qualidade em tempo real de medicamentos em uma linha de produção farmacêutica. “Imagine que a cada 100 microssegundos um comprimido está passando e você pode verificar se ele tem uma estrutura consistente e se há o suficiente de todos os ingredientes que você espera”, enfatizou o Dr. Gerard Wysocki.

Embora a tecnologia torne o uso industrial e médico de imagens terahertz mais viável do que antes, ela ainda requer refrigeração a uma temperatura baixa, um grande obstáculo para aplicações práticas. Muitos pesquisadores estão agora trabalhando em lasers que potencialmente operarão à temperatura ambiente. A equipe de Princeton disse que sua técnica de imagem hiperespectral de duplo pente funcionará bem com essas novas fontes de laser de temperatura ambiente, o que poderia abrir portas para muitos usos adicionais.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Princeton (em inglês).

Fonte: Molly Sharlach, Universidade Princeton. Imagem: Uma fotografia convencional de um medicamento é mostrada à esquerda; à direita, a imagem retrata a mesma superfície com frequências terahertz, revelando vários ingredientes como cores diferentes. Fonte: Divulgação, Universidade Princeton.

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