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Por Santiago Camacho López (CICESE)*
En las últimas décadas, el láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), o amplificación de luz por emisión estimulada de radiación, se ha convertido en una herramienta tecnológica de nuestra vida cotidiana.
Es el resultado del quehacer de físicos e ingenieros, quienes por años dedicaron sus esfuerzos al desarrollo del concepto teórico del láser. En 1960, el físico Theodore Harold Maimanmostró por primera vez el funcionamiento de un láser; este láser inicial estaba basado en un cristal de rubí sintético que emitía luz roja. Desde entonces han pasado casi 60 años, a lo largo de los cuales se han desarrollado numerosos láseres con nuevas características.
Hoy prácticamente tenemos láseres de cualquier color que podamos imaginar: los hay muy potentes que se usan en experimentos de física muy sofisticados, o bien, láseres de fuerza moderada que se usan como, por ejemplo, apuntadores para escritura y lectura de información en discos CD o DVD, o para la lectura de códigos de barras.
Las aplicaciones tecnológicas de los láseres son muy amplias en las industrias automotriz, aeroespacial, electrónica, así como en micro y nanofabricación, entre muchas otras. Uno de los empleos más relevantes de los láseres está en la medicina. Desde hace varias décadas se utilizan en procedimientos médicos; son comunes, por ejemplo, en las clínicas oftálmicasdonde se usan distintos tipos de láseres para la corrección de la vista, en capsulotomías, para el tratamiento de hemorragias y fijación de la retina.
Sin embargo, las aplicaciones médicas de los láseres no se limitan al área oftálmica. En 2010, los doctores Santiago Camacho López, del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE, México), y Guillermo Aguilar Mendoza, de la Universidad de California en Riverside (UCR, Estados Unidos), durante un congreso científico concibieron la idea que hoy se conoce como “Ventanas al cerebro”.
Esta idea aprovecha un desarrollo del doctor Javier Garay (ciencia de materiales en UCR) que consiste en la creación de un material biocompatible y transparente, conocido como zirconia estabilizada con itrio (YSZ, por sus siglas en inglés). Este material es el mismo que por años se ha usado en una amplia gama de prótesis biomédicas. Sin embargo, el YSZ usado en dichas prótesis es opaco e impide el paso de la luz (no es transparente), por lo cual el doctor Garay desarrolló en UCR un método para lograr YSZ transparente, característica que le confiere nuevas aplicaciones biomédicas.
En la actualidad, una de las áreas interdisciplinarias de mayor interés científico es aquella que se conoce como biofotónica, la cual consiste en el estudio de los procesos biológicos a niveles de tejido, celular, subcelular e incluso molecular, mediante el uso de herramientas ópticas como láseres y otras fuentes de luz como los LEDs. Con esta tecnología se pueden estudiar la características biológicas de diversos especímenes y estimular su actividad biológica, lo cual permite llevar a cabo diagnóstico y tratamiento médico mediante herramientas biofotónicas.
Así, “Ventanas al cerebro” es un proyecto que nació en 2010 y ha evolucionado de manera continua. En 2012, se formó un grupo de investigación interdisciplinario, y en 2015 el proyecto recibió apoyo del Conacyt (México) y de la National Science Foundation (Estados Unidos) a través del programa Partnership for International Research and Education (Colaboración Internacional para la investigación y la Educación).
Además de la UCR y el CICESE, colaboran en esta investigación el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y el Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM-UNAM). La participación de estas instituciones permitió formar un grupo de nueve investigadores de distintas disciplinas, óptica, ciencia de materiales, bioingeniería, ingeniería mecánica y neurociencias, quienes nos hemos dado a la tarea de desarrollar un implante craneal transparente.
El objetivo de este implante es innovar en el área de diagnóstico y tratamiento de lesiones cerebrales, tales como tumores, derrames e inflamaciones. Este implante es capaz de sustituir el hueso del cráneo, mediante una craneotomía, lo cual nos permite explorar de manera visual una lesión en el cerebro y, así, evitar craneotomías recurrentes. Por otro lado, la biofotónica permite aplicar técnicas basadas en luz láser o LED, a través del implante transparente, para realizar diagnóstico y proporcionar procedimientos terapéuticos en una lesión cerebral.
El proyecto “Ventanas al cerebro” no sólo significa una innovación muy importante en el ámbito médico; también contribuye a la formación de recursos humanos: ingenieros, maestros y doctores en ciencias, en disciplinas que se encuentran en la vanguardia del conocimiento científico y tecnológico. Nuestra meta es proveer a la neurocirugía de una nueva herramienta para el estudio y tratamiento de lesiones cerebrales.
*El doctor Santiago Camacho López es investigador del Departamento de Óptica del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California CICESE. Contacto: camachol@cicese.mx.
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