Cientistas da Universidade de Columbia, em colaboração com pesquisadores de Harvard, conseguiram desenvolver um processo químico para absorver luz infravermelha e reemitir como energia visível, permitindo que a radiação inócua penetre em tecidos vivos e outros materiais sem os danos causados ​​pela exposição à luz de alta intensidade.

A pesquisa da equipe foi publicada na edição de 16 de janeiro da Natureza .

"As descobertas são empolgantes porque fomos capazes de realizar uma série de transformações químicas complexas que geralmente requerem alta energia, luz visível usando um não invasivo, fonte de luz infravermelha, "disse Tomislav Rovis, professor de química da Columbia e co-autor do estudo. "Pode-se imaginar muitas aplicações potenciais onde as barreiras estão no caminho para o controle da matéria. Por exemplo, a pesquisa é uma promessa para aumentar o alcance e a eficácia da terapia fotodinâmica, cujo potencial total para controlar o câncer ainda não foi realizado. "

O time, que inclui Luis M. Campos, professor associado de química na Columbia, e Daniel M. Congreve do Rowland Institute em Harvard, realizou uma série de experimentos usando pequenas quantidades de um novo composto que, quando estimulado pela luz, pode mediar a transferência de elétrons entre moléculas que, de outra forma, reagiriam mais lentamente ou não reagiriam.

A abordagem deles, conhecido como upconversion fusão tripla, envolve uma cadeia de processos que essencialmente funde dois fótons infravermelhos em um único fóton de luz visível. A maioria das tecnologias captura apenas luz visível, o que significa que o resto do espectro solar vai para o lixo. A conversão ascendente de fusão tripla pode coletar luz infravermelha de baixa energia e convertê-la em luz que pode então ser absorvida por dispositivos optoeletrônicos, como células solares. A luz visível também é facilmente refletida por muitas superfícies, enquanto a luz infravermelha tem comprimentos de onda mais longos que podem penetrar materiais densos.

"Com esta tecnologia, conseguimos ajustar a luz infravermelha para o necessário, comprimentos de onda mais longos que nos permitiram passar de forma não invasiva por uma ampla gama de barreiras, como papel, moldes de plástico, sangue e tecido, "Campos disse. Os pesquisadores até mesmo pulsaram luz através de duas tiras de bacon enroladas em um frasco.

Os cientistas há muito tentam resolver o problema de como fazer a luz visível penetrar na pele e no sangue sem danificar órgãos internos ou tecidos saudáveis. Terapia fotodinâmica (PDT), usado para tratar alguns cânceres, emprega uma droga especial, chamado de fotossensibilizador, que é acionado pela luz para produzir uma forma altamente reativa de oxigênio, capaz de matar ou inibir o crescimento das células cancerosas.

A terapia fotodinâmica atual é limitada ao tratamento de cânceres localizados ou de superfície. "Esta nova tecnologia pode levar o PDT a áreas do corpo que antes eram inacessíveis, "Disse Rovis." Em vez de envenenar o corpo inteiro com uma droga que causa a morte de células malignas e células saudáveis, uma droga não tóxica combinada com luz infravermelha pode ter como alvo seletivo o local do tumor e irradiar células cancerosas. "

A tecnologia pode ter um impacto de longo alcance. A terapia de luz infravermelha pode ser fundamental no tratamento de uma série de doenças e condições, incluindo lesão cerebral traumática, nervos e medulas espinhais danificados, Perda de audição, bem como câncer.

Outras aplicações potenciais incluem gerenciamento remoto de armazenamento de produtos químicos, produção de energia solar e armazenamento de dados, Desenvolvimento de drogas, sensores, métodos de segurança alimentar, compósitos moldáveis ​​para imitação de ossos e componentes microeletrônicos de processamento.

Os pesquisadores estão atualmente testando tecnologias de conversão ascendente de fótons em sistemas biológicos adicionais. "Isso abre oportunidades sem precedentes para mudar a maneira como a luz interage com os organismos vivos, "Campos disse." No momento, estamos empregando técnicas de upconversion para engenharia de tecidos e distribuição de medicamentos. "