Una tecnología emergente que involucra partículas diminutas que absorben la luz y la convierten en fuentes de calor localizadas muestra una gran promesa en varios campos. incluida la medicina. Por ejemplo, terapia fototermal, un nuevo tipo de tratamiento contra el cáncer, Implica apuntar luz láser infrarroja sobre nanopartículas cerca del sitio de tratamiento.

El calentamiento localizado en estos sistemas debe controlarse cuidadosamente ya que el tejido vivo es delicado. Pueden producirse quemaduras graves y daños en los tejidos si se produce un calentamiento no deseado en el lugar incorrecto. La capacidad de monitorear los aumentos de temperatura es crucial en el desarrollo de esta tecnología. Se han probado varios enfoques, pero todos tienen inconvenientes de diversa índole, incluida la necesidad de insertar sondas o inyectar materiales adicionales.

En el número de esta semana de APL Photonics Los científicos informan del desarrollo de un nuevo método para medir las temperaturas en estos sistemas utilizando una forma de luz conocida como radiación de terahercios. El estudio involucró suspensiones de nanobarras de oro de varios tamaños en agua en pequeñas cubetas, que fueron iluminados por un láser enfocado en un pequeño punto dentro de la cubeta.

Las diminutas varillas de oro absorbieron la luz láser y la convirtieron en calor que se extendió por el agua por convección. "Podemos trazar un mapa de la distribución de la temperatura escaneando la cubeta con radiación de terahercios, producir una imagen térmica, ", dijo el coautor Junliang Dong.

El estudio también analizó la forma en que la temperatura variaba con el tiempo. "Utilizando un modelo matemático, podemos calcular la eficiencia con la que las suspensiones de nanobarras de oro convierten la luz infrarroja en calor, "dijo el coautor Holger Breitenborn.

Las partículas de oro más pequeñas, que tenía un diámetro de 10 nanómetros, convertir la luz láser en calor con la mayor eficiencia, aproximadamente el 90%. Este valor es similar a informes anteriores para estas partículas de oro, lo que indica que las mediciones que utilizan radiación de terahercios eran precisas.

Aunque las varillas de oro más pequeñas tenían la mayor eficiencia de conversión de luz a calor, las varillas más grandes, aquellas con un diámetro de 50 nanómetros, mostraron la mayor tasa de calentamiento molar. Esta cantidad se ha introducido recientemente para ayudar a evaluar el uso de nanopartículas en entornos biomédicos.

"Al combinar las mediciones de las temperaturas transitorias en el tiempo y las imágenes térmicas en el espacio a frecuencias de terahercios, Hemos desarrollado una técnica sin contacto y no invasiva para caracterizar estas nanopartículas, ", dijo el coautor Roberto Morandotti. Este trabajo ofrece una alternativa atractiva a los métodos invasivos y es prometedor para las aplicaciones biomédicas.