Un nuevo sistema láser de alta potencia genera pulsos ultracortos de luz que cubren una gran parte del espectro infrarrojo medio.
Las moléculas son los componentes básicos de la vida. Como todos los demás organismos, estamos hechos de ellos. Controlan nuestro biorritmo y también pueden reflejar nuestro estado de salud. Investigadores dirigidos por Ferenc Krausz en el Laboratorio de Física de Attosegundos LAP- una empresa conjunta entre Ludwig-Maximilians-Universität LMU y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica MPQ en Munich - quiere usar luz infrarroja brillante para estudiar marcadores de enfermedades moleculares con mucho mayor detalle, por ejemplo para facilitar la prontadiagnóstico de cáncer en etapa. El equipo ha desarrollado una potente fuente de luz de femtosegundos que emite a longitudes de onda entre 1.6 y 10.2 micrómetros. Este instrumento debería permitir detectar moléculas orgánicas presentes en concentraciones extremadamente bajas en sangre o aire aspirado.
Miríadas de moléculas reaccionan de manera altamente específica a la luz de ciertas longitudes de onda en la región del infrarrojo medio. Al absorber longitudes de onda particulares, cada tipo de molécula en una muestra imprime una firma específica en el haz transmitido, que sirve como huella digital molecular.Con una fuente de luz de infrarrojo medio de banda ancha, se detectan las huellas digitales de muchas estructuras moleculares a la vez, por ejemplo, en una muestra de sangre o aire aspirado. Si la muestra contiene moléculas marcadoras asociadas con estados de enfermedad específicos, estas tambiénrevelar su presencia en el espectro de la luz infrarroja transmitida.
Los físicos de LAP ahora han construido una fuente de luz de este tipo, que cubre las longitudes de onda entre 1.6 y 10.2 micras. El sistema láser exhibe una potencia de salida promedio de nivel de vatios, y es bien enfocable, lo que resulta en una fuente de luz infrarroja muy brillante. Esta característica mejorala capacidad de detectar moléculas presentes en concentraciones extremadamente bajas. Además, el láser puede producir trenes de pulsos de femtosegundo [un femtosegundo es una millonésima parte de una billonésima de segundo 10-15 segundos], lo que hace posible llevar a cabo el tiempo-resolución así como mediciones de poco ruido y muy precisas.
En la actualidad, la espectroscopía infrarroja a menudo se basa en el uso de luz incoherente, que proporciona cobertura de toda la región del infrarrojo medio. Sin embargo, el brillo relativamente bajo del haz producido por fuentes incoherentes reduce notablemente la capacidad de detectar moléculas moleculares muy débileshuellas digitales. La radiación sincrotrón producida en los aceleradores de partículas puede utilizarse alternativamente, pero tales instalaciones son escasas y extremadamente caras. Sin embargo, los métodos basados en láser pueden generar haces aún más brillantes que los sincrotrones. Los físicos de LAP ahora han logrado construir unfuente de luz coherente que produce luz láser brillante sobre una amplia región espectral en el rango infrarrojo. Ese solía ser el principal inconveniente de las fuentes láser. Además, el nuevo sistema tiene una huella mucho más pequeña y es mucho menos costosa que un sincrotrón:cabe en una mesa grande.
"Por supuesto, todavía queda un largo camino por recorrer hasta que podamos diagnosticar el cáncer en una etapa mucho más temprana que en la actualidad. Necesitamos una mejor comprensión de los marcadores de enfermedades y tenemos que diseñar una forma eficiente de cuantificarlos, por ejemplo,"dice Marcus Seidel, uno de los investigadores involucrados en el proyecto." Pero ahora que tenemos fuentes de luz significativamente mejoradas disponibles, podemos comenzar a abordar estos problemas ". Además, el nuevo sistema láser encontrará aplicaciones en áreas más allá de las biociencias. Después de todo, la observación precisa de las moléculas y sus transformaciones también está en el centro de la química y la física.
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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