Cuando escuchamos hablar sobre la mecánica cuántica es inevitable pensar inmediatamente en gatos de Schrödinger vivos y muertos, este clásico ejercicio imaginario es uno de los más representativos de esta ciencia.
La mecánica cuántica sirve para algo más que enredosos ejercicios mentales y física teórica. Existen diversas aplicaciones, una de ellas tiene la noble labor de apoyar al diagnóstico de enfermedades.
Recordamos de nuestras clases de química o física el modelo atómico de Bohr (el más usado para fines ilustrativos) donde observamos a los electrones orbitando el núcleo del átomo en diversos niveles definidos por su energía.
La mecánica cuántica describe los fenómenos de interacción entre estos niveles y átomos mismos.
La transición de los electrones en niveles de mayor energía a niveles de menor energía producirá un fotón (partícula/onda de luz), este fotón producido tendrá una energía única que dependerá del átomo que lo produjo (Ca, Na, K, P, S, Se, etc…).
Es decir, estos fotones resultantes de de cada interacción son únicos de cada elemento químico, son la huella digital de los elementos.
Este mecanismo recibe el nombre de fluorescencia de rayos X.
Ustedes dirán – Todo bien hasta aquí, pero ¡cómo hacemos esto en la vida real!
Paciencia para la ciencia estimados lectores.
Los átomos estarán tranquilos existiendo hasta que algo los perturbe.
Los rayos X serán los encargados de perturbar los átomos, para después poder identificarlos.
Imaginemos el átomo estable con sus electrones orbitando sin preocupación, cuando de pronto un rayo de radiación golpea este átomo tan fuerte que expulsa un electrón del átomo impactado.
Ahora nuestro átomo impactado es inestable, lo que provocará un re acomodo de los electrones en el átomo impactado.
Los electrones en los niveles de mayor energía bajarán a los niveles de menor energía generando un fotón.
Ok ok todo muy técnico, pero ahora viene lo bueno.
¿cómo se utiliza toda esta maraña de movimiento de electrones y fotones para el diagnóstico de las enfermedades?
Ya que la mecánica cuántica nos ha dicho que podemos excitar átomos para producir fotones que nos dirán que átomos/elementos específicos tenemos frente a nosotros, lo demás es cuestión de creatividad o trabajo del biomédico.
So, let the biomedical engineer work!
Algunas enfermedades son producidas por el exceso de elementos químicos en el cuerpo humano (Pb,Cd, Se, U).
La cuestión aquí es
¿De dónde obtendremos estas muestras para poder analizarlas con la radiación?
Eso dependerá del sistema fisiológico que quieras analizar.
Podemos obtener las muestras de la orina para analizar el sistema excretor, mejor aún, podemos analizar las células mismas para saber si están absorbiendo algún elemento tóxico (por ejemplo, el caso de la efectividad en la quimioterapia, analizar una célula tumoral para saber si la quimio alcanzó realmente los tumores).
Algunas enfermedades como la intoxicación por plomo o selenio suelen mostrar los síntomas hasta que existen concentraciones de estos elementos muy altas en la sangre, con estos análisis de radiación podemos detectar las enfermedades en etapas. tempranas.
La mecánica cuántica ha sido un aliado de la biomédica para el desarrollo de nuevas tecnologías de la salud.
