Una delgada, película estirable que enrolla ondas de luz como un Slinky podría conducir algún día a más precisos, monitoreo menos costoso para los sobrevivientes de cáncer.

Los ingenieros químicos de la Universidad de Michigan que desarrollaron la película dicen que podría ayudar a los pacientes a obtener un mejor tratamiento de seguimiento con menos interrupciones en su vida cotidiana.

La película proporciona una forma más rentable de producir luz polarizada circularmente, un ingrediente esencial en el proceso que eventualmente podría proporcionar una advertencia temprana de la recurrencia del cáncer. La película se detalla en un artículo publicado en línea en Materiales de la naturaleza .

"Un control más frecuente podría permitir a los médicos detectar la recurrencia del cáncer antes, para controlar más eficazmente la eficacia de los medicamentos y dar a los pacientes una mayor tranquilidad. Esta nueva película puede ayudar a que eso suceda, "dijo Nicholas Kotov, el Profesor de Ingeniería Joseph B. y Florence V. Cejka.

La polarización circular es similar a la versión lineal que es común en cosas como gafas de sol polarizadas. Pero en lugar de polarizar la luz en una onda bidimensional, la polarización circular lo enrolla en una forma de hélice tridimensional que puede girar en sentido horario o antihorario.

La polarización circular es invisible a simple vista, y es raro en la naturaleza. Eso lo hace útil en un proceso de detección de cáncer prometedor que busca poder detectar signos reveladores de la enfermedad en la sangre. Actualmente en etapa de investigación, el proceso requiere grandes, costosas máquinas para generar la luz polarizada circularmente. Kotov cree que la nueva película podría proporcionar una forma menos costosa de inducir la polarización.

El proceso de detección identifica biomarcadores (fragmentos de proteína y fragmentos de ADN) que están presentes en la sangre desde las primeras etapas de la recurrencia del cáncer. Comienza con partículas biológicas sintéticas que se hacen atractivas para estos biomarcadores. Las partículas se recubren primero con una capa reflectante que responde a la luz polarizada circularmente, luego se agrega a una pequeña muestra de sangre del paciente. Las partículas reflectantes se unen a los biomarcadores naturales, y los médicos pueden ver esto cuando examinan la muestra bajo luz polarizada circularmente.

Kotov prevé que la película podría usarse para hacer un dispositivo portátil del tamaño de un teléfono inteligente que podría analizar rápidamente muestras de sangre. Los dispositivos pueden ser utilizados por médicos, o potencialmente incluso en casa.

"Esta película es ligera, flexible y fácil de fabricar, ", dijo." Crea muchas nuevas aplicaciones posibles para la luz polarizada circularmente, de los cuales la detección de cáncer es solo uno ".

Otra ventaja clave es la capacidad de estiramiento de la película. El estiramiento ligero provoca oscilaciones instantáneas en la polarización de la luz que lo atraviesa. Esto puede cambiar la intensidad de la polarización, alterar su ángulo o invertir la dirección de su giro. Es una característica que podría permitir a los médicos cambiar las propiedades de la luz, como enfocar un telescopio, para concentrarse en una variedad más amplia de partículas.

Para hacer la película el equipo de investigación comenzó con un rectángulo de PDMS, el plástico flexible que se utiliza para las lentes de contacto blandas. Torcieron un extremo del plástico 360 grados y sujetaron ambos extremos hacia abajo. Luego aplicaron cinco capas de nanopartículas de oro reflectantes:partículas suficientes para inducir la reflectividad, pero no lo suficiente como para bloquear el paso de la luz. Utilizaron capas alternas de poliuretano transparente para pegar las partículas al plástico.

"Usamos nanopartículas de oro por dos razones, "dijo Yoonseob Kim, un estudiante de posgrado asistente de investigación en ingeniería química. "Primero, son muy buenos polarizando el tipo de luz visible con la que estábamos trabajando en este experimento. Además, son muy buenos para autoorganizarse en las cadenas en forma de S que necesitábamos para inducir la polarización circular ".

Finalmente, desenroscaron el plástico. El movimiento de desenroscado hizo que el recubrimiento de nanopartículas se doblara, formando cadenas de partículas en forma de S que provocan una polarización circular en la luz que pasa a través del plástico. El plástico se puede estirar y soltar decenas de miles de veces, alterando el grado de polarización cuando se estira y volviendo a la normalidad cuando se suelta una y otra vez.

Es probable que falten varios años para un dispositivo disponible comercialmente. Kotov también prevé el uso de luz polarizada circularmente para la transmisión de datos e incluso dispositivos que pueden doblar la luz alrededor de los objetos. haciéndolos parcialmente invisibles. U-M busca la protección de patentes para la tecnología.