Una técnica que algún día podría utilizarse para la terapia y la obtención de imágenes de tumores podría mejorarse en gran medida gracias a los nuevos conocimientos obtenidos por científicos de la Universidad de Twente. el Erasmus MC y el TU Delft.

Los investigadores de las tres universidades resolvieron un antiguo misterio de cómo se vaporizan las nanogotas sobrecalentadas cuando son golpeadas por un pulso de ultrasonido. Los hallazgos fueron publicados el mes pasado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

El método de imágenes en el que ha estado trabajando el equipo gira en torno a nanogotas de un líquido especial llamado perfluorocarbono que se puede inyectar en un cuerpo humano. Estas gotitas pueden salir del sistema vascular y entrar en el espacio entre las células tumorales. La idea es activar estas gotitas con un intenso pulso de ultrasonido. Este sonido hace que las gotitas se vaporicen, formando pequeñas burbujas de gas que se pueden ver con un equipo de imágenes por ultrasonido.

El mismo método también se puede utilizar para administrar medicamentos tóxicos transportados al tumor por las gotitas. Esto no debería tener efectos secundarios dañinos en el tejido sano del resto del cuerpo. convirtiéndola en una forma de quimioterapia localizada y controlada.

La técnica está todavía en pañales. Un problema importante es el hecho de que la amplitud del sonido debe ser muy alta para vaporizar las gotas. aunque puede que no sea tan alto como para que se produzcan daños en los tejidos sanos.

Sin embargo, lo prometedor de esta nueva investigación es que muestra cómo las gotas pueden vaporizarse con ondas sonoras que tienen la energía suficiente. Se sabía que las gotitas podían vaporizarse con sonido con una energía menor que el umbral de activación de las gotitas. Pero la física detrás de esto ha desconcertado a los investigadores durante más de una década.

Usando imágenes capturadas por la cámara más rápida del mundo, el Brandaris 128, los investigadores de Twente y Rotterdam pudieron ver que el ultrasonido se estaba enfocando en un solo punto dentro de la gota. Esto fue peculiar debido a que la longitud de onda del ultrasonido emitido es muchas veces mayor que la gota, causando un enfoque insignificante.

La explicación se puede encontrar en un fenómeno único que ocurre en la propagación de los ultrasonidos. El sonido es un movimiento ondulatorio de alta y baja presión que se mueve a la velocidad del sonido. Sin embargo, en el cuerpo, una alta presión se propaga más rápido que una baja presión, distorsionando la onda y creando una onda de choque.

"De hecho, toda una serie de armónicos superiores se desarrolla a partir del sonido original ", dice el Dr. Martin Verweij (Ciencias Aplicadas), experto en imágenes acústicas. "La longitud de onda de estos armónicos superiores es mucho menor, alrededor del tamaño de las gotas, y estas ondas pueden enfocarse dentro de la gota. Las combinaciones de diferentes armónicos de enfoque pueden interferir constructivamente dentro de la gota. El resultado es un foco acústico localizado con suficiente energía para vaporizar la gota ".

El enfoque de las ondas de choque dentro de las gotas se observó experimentalmente, sin embargo, la teoría de que esto podría destruir las gotas también necesitaba ser probada con cálculos numéricos. Ahí es donde entró Verweij. "Proporcioné el método numérico que podía tratar con las pequeñas gotas. Esto le dio a la investigación el último impulso que necesitaba".