Imagenes medicas, como radiografías o tomografía computarizada (TC), pronto será más barato y seguro, gracias a un descubrimiento reciente realizado por químicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS).

El profesor Liu Xiaogang y su equipo del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias de la NUS habían desarrollado nuevos nanocristales de perovskita de haluro de plomo que son altamente sensibles a la irradiación de rayos X. Al incorporar estos nanocristales en generadores de imágenes de rayos X de panel plano, el equipo desarrolló un nuevo tipo de detector que podía detectar rayos X a una dosis de radiación aproximadamente 400 veces menor que la dosis estándar utilizada en los diagnósticos médicos actuales. Estos nanocristales también son más baratos que los cristales inorgánicos utilizados en las máquinas de imágenes de rayos X convencionales.

"Nuestra tecnología utiliza una dosis de radiación mucho más baja para ofrecer imágenes de mayor resolución, y también se puede utilizar para Imágenes de rayos X en tiempo real. Muestra una gran promesa al revolucionar la tecnología de imágenes para las industrias médica y electrónica. Para los pacientes, esto significa un menor costo de las imágenes de rayos X y un menor riesgo de radiación, "dijo el profesor Liu.

El avance de la investigación del equipo fue el resultado de un esfuerzo de colaboración con investigadores de Australia, Porcelana, Hong Kong, Italia, Arabia Saudita, Singapur y Estados Unidos. Se publicó por primera vez en la edición en línea de Naturaleza el 27 de agosto de 2018, y se ha presentado una patente para esta nueva tecnología.

Los nanocristales iluminan el camino para obtener mejores imágenes

La tecnología de imágenes de rayos X se ha utilizado ampliamente para muchas aplicaciones desde la década de 1890. Entre sus muchos usos se encuentran los diagnósticos médicos, seguridad nacional, defensa Nacional, fabricación avanzada, tecnología nuclear, y vigilancia ambiental.

Una parte crucial de la tecnología de imágenes de rayos X es el centelleo, que es la conversión de fotones de rayos X de alta energía en luminiscencia visible. La mayoría de los materiales de centelleo utilizados en los dispositivos de formación de imágenes convencionales comprenden cristales inorgánicos grandes y caros que tienen una baja eficiencia de conversión de emisión de luz. Por eso, necesitarán una alta dosis de rayos X para obtener imágenes efectivas. Los centelleadores convencionales también se producen generalmente utilizando un método de crecimiento sólido a alta temperatura, lo que dificulta la fabricación delgada, películas de centelleo grandes y uniformes.

Para superar las limitaciones de los materiales de centelleo actuales, El profesor Liu y su equipo desarrollaron nuevos nanocristales de perovskita de haluro de plomo como material de centelleo alternativo. De sus experimentos, el equipo descubrió que sus nanocristales pueden detectar pequeñas dosis de fotones de rayos X y convertirlos en luz visible. También se pueden ajustar para iluminarse, o centellear, en diferentes colores en respuesta a los rayos X que absorben. Con estas propiedades, estos nanocristales podrían lograr imágenes de rayos X de mayor resolución con menor exposición a la radiación.

Para probar la aplicación de los nanocristales de perovskita de haluro de plomo en la tecnología de imágenes de rayos X, el equipo reemplazó los centelleadores de los generadores de imágenes de rayos X de panel plano comerciales por sus nanocristales.

"Nuestros experimentos demostraron que con este enfoque, Las imágenes de rayos X se pueden grabar directamente a bajo costo, cámaras digitales ampliamente disponibles, o incluso utilizando cámaras de teléfonos móviles. Esto no se pudo lograr utilizando centelleadores voluminosos convencionales. Además, También hemos demostrado que los centelleadores de nanocristales se pueden utilizar para examinar las estructuras internas de las placas de circuitos electrónicos. Esto ofrece una alternativa más barata y altamente sensible a la tecnología actual, "explicó el Dr. Chen Qiushui, un investigador del Departamento de Química de NUS y el primer autor del estudio.

El uso de nanocristales como materiales de centelleo también podría reducir el costo de las imágenes de rayos X, ya que estos nanocristales se pueden producir con un método más simple, procesos menos costosos y a una temperatura relativamente baja.

El profesor Liu elaboró, "Nuestra creación de centelleadores de nanocristales de perovskita tiene implicaciones significativas para muchos campos de investigación y abre la puerta a nuevas aplicaciones. Esperamos que esta nueva clase de centelleadores de rayos X de alto rendimiento pueda satisfacer mejor las necesidades cada vez más diversificadas del mañana".

Próximos pasos y oportunidades de comercialización

Para validar el desempeño de su invención, los científicos de NUS probarán sus habilidades de los nanocristales durante más tiempo, ya diferentes temperaturas y niveles de humedad. El equipo también busca colaborar con socios de la industria para comercializar su novedosa técnica de imágenes.