Noticio

La necesidad de hacer aparatos cada vez más pequeños y veloces ha llevado al desarrollo de dispositivos integrados, cuyo uso se ha incrementado en diversos campos como comunicaciones, iluminación, almacenamiento de información y diagnosis médica. En particular, los dispositivos ópticos integrados tienen varias ventajas sobre los electrónicos como por ejemplo velocidad, ancho de banda e inmunidad a factores externos como humedad y corrosión. El elemento básico de construcción de estos dispositivos se conoce como guía de onda óptica, la cual es un canal con un grosor menor al de un cabello que confina y conduce la luz de tal manera que, debido a este volumen tan pequeño, se pueden conseguir altas densidades de energía para aplicaciones como láseres y amplificadores compactos.

En el Laboratorio de Óptica Integrada del CIO se trabaja en el diseño, fabricación y caracterización de guías de onda ópticas. Una de las aplicaciones que nos interesa es el desarrollo de sensores para detectar sustancias biológicas. Pensemos en la molestia de tener que ir a un laboratorio clínico para la toma de una muestra de sangre, se requieren varios mililitros para el análisis y normalmente hay que esperar algunas horas para obtener los resultados; después hay que llevarlos al médico para que realice un diagnóstico y se comience con algún tratamiento. Un sensor óptico integrado podría ser capaz de detectar inmediatamente nuestros niveles de glucosa, colesterol, triglicéridos, etc. con solo una gota de sangre (o incluso una partecita de esa gota) desde la comodidad de nuestra casa y enviar los resultados por internet al médico para que realice el diagnóstico. Incluso para evitar la punción, la prueba se puede realizar con una muestra de saliva, lo cual es beneficioso para pacientes con diabetes quienes deben revisar sus niveles de glucosa varias veces al día.

Figura 1

Ya existen comercialmente dispositivos portátiles para detectar la glucosa a partir de una gota de sangre, los cuales funcionan mediante métodos electroquímicos (figura 1). En un sensor óptico integrado se utilizan las propiedades de la luz como intensidad, fase o frecuencia. La luz se propaga a través de las guías mencionadas que pueden tener secciones rectas y otras curvas. Otro elemento que debe estar presente es una capa delgada de material sensible, la cual está en contacto con el canal de luz y provee la sensibilidad necesaria al dispositivo de tal manera que al depositar una pequeñísima cantidad de muestra, alguna de las propiedades de la luz cambia y podemos relacionar dicho cambio con la cantidad de muestra presente en la medición. Como candidatos de estas membranas sensibles, en el CIO se han probado nanopartículas de oro y grafeno con mejores resultados para este último, ya que dicho material forma una lámina súper delgada de átomos de carbono en dos dimensiones e interactúa con las sustancias biológicas que se depositan sobre ella.

El sensor óptico también puede funcionar como un dispositivo del tipo Point of Care, en el que se pueden realizar pruebas médicas in situ con diagnósticos eficaces y en etapa temprana, lo cual permitiría tener un mejor cuidado de la salud física y emocional del paciente. El desarrollo de sensores ópticos integrados tendrá un fuerte impacto en el ámbito social, ya que podrían ser usados por personas de escasos recursos o en lugares de difícil acceso para el diagnóstico de enfermedades crónico-degenerativas como diabetes, hipertensión y cáncer.