La terapia de compresión es una forma estándar de tratamiento para los pacientes que sufren de úlceras venosas y otras afecciones en las que las venas tienen dificultades para devolver sangre de las extremidades inferiores. Las medias de compresión y los vendajes, envueltos firmemente alrededor de la extremidad afectada, pueden ayudar a estimular el flujo sanguíneo. Pero actualmente no hay una forma clara de medir si un vendaje aplica una presión óptima para una condición dada.
Ahora los ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han desarrollado fibras fotónicas sensibles a la presión que han tejido en un vendaje de compresión típico. A medida que el vendaje se estira, las fibras cambian de color. Usando una tabla de colores, un cuidador puede estirar una venda hasta que coincida con el color para la presión deseada, antes de, por ejemplo, envolverla alrededor de la pierna de un paciente.
"Obtener la presión correcta es fundamental para tratar muchas afecciones médicas, incluidas las úlceras venosas, que afectan a varios cientos de miles de pacientes en Estados Unidos cada año"
Las fibras fotónicas pueden servir como un sensor de presión continuo: si cambia su color, los cuidadores o los pacientes pueden usar la tabla de colores para determinar si es necesario aflojar o apretar el vendaje.
"Obtener la presión correcta es fundamental para tratar muchas afecciones médicas, incluidas las úlceras venosas, que afectan a varios cientos de miles de pacientes en Estados Unidos cada año", dice Mathias Kolle, profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT. "Estas fibras pueden proporcionar información sobre la presión que ejerce el vendaje. Podemos diseñarlos de modo que para una presión específica deseada, las fibras reflejen un color fácilmente distinguible".
Kolle y sus colegas publicaron sus resultados en la revista Advanced Healthcare Materials. Los coautores del MIT incluyen al primer autor Joseph Sandt, Marie Moudio y Christian Argenti, junto con J. Kenji Clark de la Universidad de Tokio, James Hardin del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, Matthew Carty del Brigham and Women's Hospital-Harvard Escuela de Medicina, y Jennifer Lewis de la Universidad de Harvard.
INSPIRACIÓN NATURAL
El color de las fibras fotónicas no proviene de una pigmentación intrínseca, sino de su configuración estructural cuidadosamente diseñada. Cada fibra es aproximadamente 10 veces el diámetro de un cabello humano. Los investigadores fabricaron la fibra a partir de capas ultrafinas de materiales de goma transparentes, que enrollaron para crear una estructura tipo jalea-rollo. Cada capa dentro del rollo tiene solo unos pocos cientos de nanómetros de grosor.
En esta configuración enrollada, la luz se refleja en cada interfaz entre capas individuales. Con suficientes capas de grosor constante, estas reflexiones interactúan para fortalecer algunos colores en el espectro visible, por ejemplo rojo, mientras que disminuyen el brillo de otros colores. Esto hace que la fibra tenga un cierto color, dependiendo del grosor de las capas dentro de la fibra.
"El color estructural es realmente limpio, porque puedes obtener colores más brillantes y más brillantes que con tintas o tintes simplemente usando arreglos particulares de materiales transparentes", dice Sandt. "Estos colores persisten mientras se mantenga la estructura".
El diseño de las fibras se basa en un fenómeno óptico conocido como "interferencia", en el cual la luz, reflejada de una pila periódica de capas delgadas y transparentes, puede producir colores vibrantes que dependen de los parámetros geométricos y la composición del material de la pila. La interferencia óptica es lo que produce remolinos coloridos en charcos y burbujas de jabón. También es lo que da a los pavos reales y las mariposas sus deslumbrantes y cambiantes sombras, ya que sus plumas y alas están hechas de estructuras similarmente periódicas.
"Mi interés siempre ha sido tomar elementos estructurales interesantes que están en el origen de las estrategias de manipulación de la luz más deslumbrantes de la naturaleza, para tratar de recrearlos y emplearlos en aplicaciones útiles", dice Kolle.