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Científicos de diferentes esferas se unieron para adaptar los métodos astrofísicos para buscar y tratar tumores. Los autores demostraron la posibilidad de utilizar los programas para el estudio de la transferencia de radiación en el espacio en el campo del diagnóstico y la terapia del melanoma utilizando nanopartículas. El informe con los resultados del trabajo se leyó en el Congreso de la Real Sociedad Astronómica de Gran Bretaña.
El comportamiento de la luz
La tarea estándar en astrofísica es la de resolver el problema de la transferencia de radiación, es decir, el movimiento de energía en forma de ondas electromagnéticas y su interacción con la materia. Tales preguntas surgen en una variedad de situaciones, como atmósferas estelares o nebulosas interestelares.
En estos casos, es necesario tener en cuenta procesos como la radiación, la absorción y la re-radiación de la luz de varias frecuencias por diversos componentes del medio. En particular, permite conocer la composición de la sustancia en la profundidad de los cuerpos. (Las teorías cientificas saben más que sus creadores)
En la mayoría de los casos, debido a una variedad de factores y formas complejas de objetos, es imposible resolver explícitamente las ecuaciones resultantes, por lo tanto, se utilizan métodos de solución numérica, que se implementan utilizando programas especiales. Uno de estos productos es el código Torus, creado por astrofísicos de la Universidad de Exeter en el Reino Unido.
Recientemente, los autores de este software han agregado la capacidad de calcular el paso de la luz a través de la carne viva. Esto no requería volver a escribir todo el programa, ya que, a pesar de la enorme diferencia de escala, las leyes físicas de la interacción siguen siendo las mismas. Debido a esto, todavía es posible obtener resultados similares, por ejemplo, sobre las propiedades ópticas del tejido, que deberían cambiar en caso de una neoplasia.
Astro-cáncer
En esta ocasión, los autores del programa decidieron aprovechar la oportunidad y colaborar con Charlie Jeynes, quien tiene la idea de utilizar técnicas de modelado astrofísico para optimizar el diagnóstico y tratamiento del cáncer de piel con nanopartículas de oro y otros métodos de medicina personalizada.
La terapia de tumores con nanopartículas se desarrolla dentro del marco del concepto de teratividad, un enfoque médico que combina diagnósticos personalizados y terapia. Siguiendo esta idea, un medicamento debe ayudar simultáneamente a identificar la dolencia y ayudar a deshacerse de ella, mientras se adapta a un paciente en particular.
Visualización de un modelo de piel humana, realista en términos de interacción con la luz.
F. Wordingham / Universidad de Exeter
Entre otras cosas, los médicos esperan que las nanopartículas ayuden en el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Se supone que podrán desempeñar el papel de un agente de contraste, permitiéndoles identificar el tejido enfermo en las imágenes, y serán responsables de su destrucción, dispersando la luz y matando a las células cerca de sí mismas mediante el calentamiento.
Sin embargo, para lograrlo es necesario comprender con precisión cuánta energía de la luz alcanza una profundidad dada en el cuerpo humano, lo que requiere un modelado realista de los tejidos humanos teniendo en cuenta su estructura, morfología, varios componentes y otros parámetros.
Los científicos también utilizarán métodos astronómicos para desarrollar fármacos activados por la luz que liberan el principio activo al recibir una señal electromagnética específica, así como para mejorar el diagnóstico de cáncer de mama, lo cual es posible gracias a los pequeños grupos de calcio creados por las células afectadas. Cambiar la longitud de onda de la luz que pasa a través de dichos depósitos puede ser un método de diagnóstico nuevo, rápido y no invasivo que reducirá la necesidad de una biopsia.
La importancia de las ciencias básicas
"Los avances en las ciencias básicas nunca deben considerarse como algo que sucede de forma aislada", dice Jaynes. “La astronomía en este sentido no es una excepción: los descubrimientos y las tecnologías creadas dentro de su marco serán útiles para la sociedad, a pesar de la imposibilidad de predecir esto por adelantado. Nuestro trabajo es un ejemplo de esto, y me alegra mucho que estemos ayudando a nuestros colegas médicos a librar una guerra contra el cáncer”.
Anteriormente, los científicos habían creado una red neuronal que puede ayudar a reducir la dosis de radiación durante la tomografía computarizada, y un nuevo algoritmo ha ayudado a los radiólogos a encontrar un aneurisma en el cerebro.