Los hologramas acústicos llevan años existiendo. Cuando pensamos en hologramas nos suele venir a la mente una imagen 3D, pero también los hay que emiten sonido, un haz acústico capaz de mover partículas. Los primeros que se utilizaron, allá por 2016, eran capaces de hacer levitar partículas creando contornos como la de la Paloma de la Paz de Picasso, como demostró un estudio en la revista Nature.
La impresora 3D permite crear la manera en el que el sonido saldrá para manipular las particular, aplicando diferentes espesores de material, trasmite el sonido a la zona destinada. Por ejemplo, si tenemos partículas y un líquido, la impresora establece diferentes espesores función del dibujo que se crea, trasmitiendo el sonido más rápido que el líquido circundante y permitiendo que las partículas se eleven creando la figura estipulada. Pero desde un primer momento se ha visto que a esta tecnología 3D como una oportunidad no solo para manipular partículas, sino para el diagnóstico por ultrasonido y la práctica médica.
El ultrasonido utiliza ondas sonoras para producir imágenes de las estructuras internas del cuerpo, algo que permite diagnosticar diferentes enfermedades. Tradicionalmente se utilizan costosos equipos con transductores y electrónica de conducción voluminosa con los que se intentan conseguir haces de sonido cada vez más precisos. Pero los hologramas, son más sencillos de realizar, más baratos e incluso personalizables. Y no solo pueden ayudar para el diagnóstico, sino también para el tratamiento.
“El cerebro está protegido por el cráneo, obstáculo en el que el ultrasonido se refleja, dispersa y pierde el camino que seguiría en una superficie de un solo material”
Así lo ha demostrado un equipo del CSIC, la Universitat Politècnica de València (UPV) y la Universidad de Columbia (EE.UU.), que han desarrollado un holograma acústico impreso en 3D que podría mejorar el tratamiento de enfermedades del sistema nervioso o neurológicas como el alzhéimer o el párkinson, estudio que ha sido publicado en la revista IEEE Transactions on Biomedical Engineering.
¿QUÉ HACE EL HOLOGRAMA?
Hasta ahora, aplicar el ultrasonido en el sistema nervioso central era complicado, tal y como explica a Consalud.esFrancisco Camarena, uno de los participantes en este proyecto. “El cerebro está protegido por el cráneo, obstáculo en el que el ultrasonido se refleja, dispersa y pierde el camino que seguiría en una superficie de un solo material”, señala.
En este caso, el nuevo holograma permite ,a través del ultrasonido, abrir de forma no invasiva, local y más controlada la barrera hematoencefálica de los dos hemisferios. Incluso corrigiendo estas aberraciones o cambios de la señal que se producen cuando la onda atraviesa los distintos materiales de piel, hueso y membrana. “El holograma produce él mismo una aberración que al impactar con la distorsión que encuentra en su camino hace que ambas se corrijan. De esta forma la manipulación es más controlada”, señala Camarena.
El emisor de ultrasonidos es como un altavoz que vibra a medio millón de oscilaciones por segundo. El holograma se coloca frente a él y es atravesado por la onda; al mismo tiempo, se sitúa un cono lleno de agua en contacto con el cráneo, a través del cual se propaga la onda antes de llegar al paciente; seguidamente, la onda atraviesa el cráneo, focalizando finalmente en la zona cerebral de interés terapéutico.
Se abren “pequeñas grietas” por donde pasan las moléculas de los fármacos para el tratamiento de la patología que afecta al sistema nervioso central
Por otro lado, en el torrente sanguíneo se introducen unas microburbujas (agentes de contraste) que, cuando llegan a los capilares del cerebro y coinciden con el ultrasonido, comienzan a vibrar. El tejido epitelial de la barrera hematoencefálica empieza a ceder y es entonces cuando se abren “pequeñas grietas” por donde pasan las moléculas de los fármacos para el tratamiento de la patología que afecta al sistema nervioso central.
PERSONALIZADOS Y BAJO COSTE
El diseño de los hologramas varía dependiendo del uso que se le vaya a dar, personalizándose para un tratamiento en la corteza cerebral, en la amígdala… “Tiene un gran potencial que nos hace pensar que será útil para llegar a cualquier parte del cerebro sin tener que abrir el cráneo, por lo que además es una herramienta muy limpia”, manifiesta Francisco Camarena.
A su amplia versatilidad se suma su bajo coste. Según calculan los expertos, este oscilaría entre 40 y los 300 euros según la aplicación médica. “En un sistema de ultrasonido convencional para tener mucha precisión y control de aberraciones se tiene que contar con un equipo con miles de controles de aberraciones. En el holograma, son píxeles, más pequeños y económicos”.
Esta herramienta se ha probado de momento en ratones y se va a empezar ahora en macacos. “Si todo va bien esperamos que en tres o cuatro años llegue a los humanos”. “Todo señala que será efectivo para dar un paso más en el tratamiento de las enfermedades neurológicas como las demencias o el Párkinson, y que cada vez están más presentes en nuestra sociedad”, concluye Camarena.