La temperatura en las inmediaciones del prisma del silicio es superior a la del resto de los tejidos expuestos a microondas. (Imágenes: UNNE / Argentina Investiga)
Unos científicos han ensayado una terapia para atacar tumores con gran precisión mediante microondas.
Esta terapia, que ataca tumores mediante la intensificación de campos electromagnéticos de radiofrecuencia, ha logrado buenos resultados, tanto en simulaciones como en ensayos de laboratorio. El tratamiento permitiría atacar tumores de modo contundente sin afectar tejidos sanos circundantes.
El trabajo estuvo a cargo de un equipo de investigadores encabezado por el ingeniero Victor Toranzos, profesor titular de la cátedra de Electromagnetismo en la Carrera de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE) en Argentina.
El tratamiento ensayado por el equipo de Toranzos se basa en la hipertermia, es decir, utiliza la elevación de temperatura para eliminar un tumor o tejido canceroso. El inconveniente de tienen los procedimientos térmicos de este tipo es que su precisión espacial deja bastante que desear. Ello dificulta atacar de forma muy focalizada a los tumores sin afectar a los tejidos sanos circundantes.
Toranzos y sus colegas emplearon microondas para generar esa hipertermia.
Las microondas se utilizan ampliamente en la industria, el hogar y en la medicina para producir calor. Sin embargo, la distribución de absorción de calor y, por lo tanto, la elevación de temperatura en volumen determinado de tejido dependen de las características dieléctricas de los materiales y compuestos con los que interactúan, tal como señala Toranzos.
El equipo de investigadores propuso una solución para abordar este problema. Consiste en determinar las condiciones óptimas con aptitudes fisiológicas para lograr una interacción de microondas localizada en el entorno de un prisma de silicio insertado en un medio eléctricamente equivalente al tejido. “La hipótesis es que esto permitiría diseñar una técnica similar a la braquiterapia pero sin radiación ionizante, calentando mayormente el tejido enfermo sin dañar el tejido sano”.
La braquiterapia es un tipo de radioterapia utilizada para tratar casos oncológicos. Se ubican cápsulas o pequeñas partículas que actúan como fuente de radiación cerca del tumor, con lo que se convierte en un tratamiento de extrema precisión.
En el transcurso del experimento se analizó la interacción de un haz de microondas con polarización lineal sobre un prisma de silicio cristalino dopado tipo p, insertado en agua.
Para comprobar la hipótesis inicial se procedió por dos caminos diferentes. Por un lado, la simulación computacional de un sistema compuesto por un dieléctrico de propiedades similares a las de un tejido vivo y un prisma de silicio dopado en el cual se estudia la absorción de potencia de microondas a 2,5 GHz. Por otro lado, se preparó un experimento que consiste en una cuba con un electrolito compuesto de agua salada, emulando al tejido vivo, y un prisma de silicio en el seno del líquido. Se midió la evolución temporal de la temperatura en la cuba, con y sin el prisma de silicio, al exponerse la cuba y su contenido a microondas generadas mediante un magnetrón de un horno microondas doméstico adaptado para el experimento.
Toranzos y sus colegas consiguieron verificar variaciones de temperatura en la respuesta dieléctrica en distintas direcciones según la relación de aspecto del prisma que define el compuesto silicio-agua. Se empleó un rango adecuado de frecuencias para el haz de prueba, acorde con la profundidad del tejido a tratar, para superar las limitaciones en la distancia de penetración de las propuestas con nanopartículas metálicas.
Las simulaciones mostraron que la potencia absorbida puede localizarse sobre una fracción de llenado mucho menor a la ocupada por el prisma y en las inmediaciones de sus aristas sobre las caras de menor superficie.
Tanto en la simulación como en los resultados experimentales se observó un incremento desde el 20% al 130% en la potencia absorbida cuando la superficie plana del prisma de silicio varía desde la orientación ortogonal a la paralela respecto a la dirección de polarización del haz incidente.
Estos resultados permiten asegurar, al menos en condiciones de laboratorio, que la temperatura en inmediaciones del prisma del silicio es superior al resto de los tejidos expuestos a microondas. Esa diferencia puede ser crucial a la hora de atacar únicamente un tumor pero con la premisa de no dañar tejido sano y, por lo tanto, mejorar la recuperación del paciente.
(Fuente: Juan Monzón Gramajo / Universidad Nacional del Nordeste / Argentina Investiga) y Amazings® / NCYT® | (Noticiasdelaciencia.com / Amazings.com).
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