Un equipo conjunto de científicos rusos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech) y estadounidenses de la Universidad de Texas describen en Journal of Biophotonics cómo se puede usar la optoacústica para monitorear el contenido de agua de la piel.
En la actualidad ese conocimiento se obtiene al utilizar métodos eléctricos, mecánicos y espectroscópicos. De esta forma, se puede monitorear el contenido de agua en los tejidos, pero no existía una técnica precisa y no invasiva que también proporcione una alta resolución y una profundidad de sondeo significativa requerida para posibles aplicaciones clínicas.
Sergei Perkov, del Centro Skoltech de Fotónica y Materiales Cuánticos, explica que el control del contenido de agua en la piel es importante para el diagnóstico y el tratamiento del edema, la deshidratación y otras afecciones de la piel, así como para aplicaciones cosméticas.
Debido a que la técnica optoacústica (OA) tiene un alto contraste (óptico) y una resolución (de ultrasonido) así como una profundidad de sondeo significativa, puede ser adecuada para una monitorización precisa y no invasiva del contenido de agua en la piel.
En este trabajo, los investigadores estudiaron la respuesta de la optoacústica en tejido cutáneo y la piel de la muñeca humana en el rango de longitud de onda de 1370 nm a 1650 nm.
De esta forma y como detallan en las conclusiones de su estudio, identificaron longitudes de onda óptimas para el monitoreo del contenido de agua de OA en diferentes capas de la piel.
“Los resultados de nuestro estudio -destaca- sugieren que la técnica de OA puede convertirse en una herramienta cuantitativa valiosa para el monitoreo preciso y de alta resolución del contenido de agua en la piel y otros tejidos, y puede encontrar amplias aplicaciones en dermatología”.
Técnica optoacústica
La técnica optoacústica (fotoacústica) es una nueva plataforma de diagnóstico que se puede utilizar para mediciones no invasivas de variables fisiológicas, imágenes funcionales y monitorización hemodinámica.
Esta técnica se basa en la generación y detección resuelta en el tiempo de ondas optoacústicas (termoelásticas) generadas en el tejido por pulsos ópticos cortos. Esto proporciona un sondeo de tejidos y vasos sanguíneos individuales con alto contraste óptico y resolución espacial de ultrasonido.
Debido a que las ondas optoacústicas transportan información sobre las propiedades ópticas y termofísicas de los tejidos, su detección y análisis permiten a los expertos medir las variables fisiológicas con alta precisión y especificidad.
En estudios anteriores, se ha demostrado que la espectroscopia optoacústica detecta hemoglobina, melanina y agua, por lo que estos científicos decidieron averiguar si este método se puede utilizar tanto en modelos de tejidos in vivo como en piel real.
Como señala el profesor Dmitry Gorin, coautor de este trabajo, “la técnica de OA es segura para aplicaciones clínicas, porque la cantidad de energía absorbida por el tejido biológico que se requiere para la detección de señales es relativamente pequeña”.
“La ventaja de la técnica de OA sobre otros métodos ópticos -continúa al profesor- es que necesitamos entregar energía láser solo en una dirección y luego detectamos una señal de ultrasonido generada, que no se atenúa mucho en los tejidos biológicos, mientras que para detectar la señal mediante métodos ópticos, un haz de luz tiene que propagarse al absorbedor y volver”.
Agua en diferentes capas de la piel
Los investigadores construyeron piel artificial de dos capas a partir de gelatina y leche para imitar la hinchazón debajo de la capa superior de la epidermis, usando agua. También probaron su detector optoacústico en muñecas humanas sin edema.
Los datos que obtuvieron coincidieron con los publicados anteriormente sobre el contenido de agua de la piel, pero estos científicos rusos y estadounidenses consiguieron identificar longitudes de onda óptimas para el monitoreo del contenido de agua.
Ahora trabajan en estudios similares in vivo sobre el edema real y aumentar el número de diferentes longitudes de onda utilizadas para la generación de señales de OA, con el fin de intentar cuantificar la cantidad de agua en diferentes capas de la piel. Este trabajo contará con la colaboración de Rinat O. Esenaliev, de la Universidad de Texas en Galveston.
A principios de la década de 1990, este acreditado investigador y su equipo llevaron a cabo los primeros estudios experimentales sobre optoacústica biomédica en tejidos y, a mediados de los noventa, obtuvieron los primeros resultados en microscopía optoacústica. Este grupo reconstruyó imágenes optoacústicas de alta resolución de tejidos artificiales a principios de la actual década.
