Investigadores de Dartmouth y la Universidad Metodista del Sur han desarrollado una técnica que utiliza un proyector de luz especial y un aditivo químico fotosensible para imprimir imágenes bidimensionales y tridimensionales en cualquier polímero. El grabado a base de luz permanece en el polímero hasta que se aplica calor o luz, lo que borra la imagen y la deja lista para su reutilización. La tecnología está destinada a cualquier situación en la que pueda ser importante tener datos visuales detallados y precisos en un formato compacto y fácilmente personalizable, como la planificación de cirugías y el desarrollo de diseños arquitectónicos.
Imagínese si los médicos pudieran capturar proyecciones tridimensionales de exploraciones médicas, suspenderlas dentro de un cubo acrílico y crear una reproducción manual del corazón, el cerebro, los riñones u otros órganos de un paciente. Luego, cuando se visita, una rápida ráfaga de calor borra la proyección y el cubo queda listo para el siguiente escaneo.
Un nuevo informe publicado en la revista Chem por investigadores de Dartmouth y la Universidad Metodista del Sur (SMU) describe un avance tecnológico que podría permitir tales escenarios y otros de utilidad generalizada.
El estudio presenta una técnica que utiliza un proyector de luz especial para imprimir imágenes bidimensionales y 3D en cualquier polímero que contenga un aditivo químico fotosensible desarrollado por el equipo. El grabado basado en luz permanece en el polímero hasta que se aplica calor, lo que borra la imagen y la deja lista para su reutilización.
En resumen, los investigadores escriben con luz y borran con calor o luz, dice Ivan Aprahamian, profesor y catedrático de química en Dartmouth y coautor del artículo. En las pruebas de prueba, los investigadores produjeron imágenes de alta resolución a partir de películas delgadas de hasta seis pulgadas de espesor en el polímero.
Aprahamian dice que la tecnología está destinada a cualquier situación en la que puedan ser importantes datos visuales detallados y precisos en un formato compacto y fácilmente personalizable, como la planificación de cirugías y el desarrollo de diseños arquitectónicos. Dice que el dispositivo podría usarse para crear imágenes en 3D para la educación e incluso crear arte.
“Es como la impresión 3D, que es reversible”, dice Aprahamian. “Puedes tomar cualquier polímero que tenga excelentes propiedades ópticas, es decir, que sea transparente, y mejorarlo con nuestro interruptor químico. Ahora ese polímero es una pantalla 3D. Puedes usar cascos de realidad virtual o dispositivos complejos. Todo lo que necesitas es la pieza de plástico adecuada y nuestra tecnología”.
Los polímeros fácilmente disponibles, como los cubos acrílicos, se pueden convertir en pantallas con la adición de “interruptores” químicos sensibles a la luz, dijeron Aprahamian y Qingkai Qi, investigador postdoctoral en Dartmouth y primer autor del estudio. El interruptor contiene un compuesto llamado azobenceno que reacciona a la luz combinándose con difluoruro de boro, lo que mejora las propiedades ópticas del interruptor.
Una vez unido al polímero, el interruptor reacciona a las longitudes de onda de luz roja y azul de un proyector desarrollado en el laboratorio de Alex Lippert, profesor de química en SMU y coautor del estudio. El coautor del estudio, Joshua Plank, es candidato a doctorado en el laboratorio de Lippert. Aprahamian dice que la luz roja actúa como tinta al activar un aditivo químico para formar la imagen. La luz azul puede usarse entonces para aniquilar.
Lippert explica que el proyector ilumina el polímero curado con diferentes patrones de luz desde diferentes ángulos. Una sustancia química fotosensible desarrollada en el laboratorio de Aprahamian en Dartmouth se activa donde estos patrones se superponen para formar un patrón 3D. Crear proyecciones 3D a partir de imágenes 2D, como radiografías de tórax, significa proyectar porciones de la imagen original en un cubo de polímero u otra forma hasta que las porciones se combinen para formar una imagen 3D completa, dice Lippert.
Los investigadores han podido producir imágenes en movimiento en polímeros y el trabajo futuro gira en torno a mejorar el proceso. Mientras tanto, la tecnología presentada en Chem en su forma actual podría desarrollarse para uso práctico, como en la industria o la atención médica.
“La ampliación requiere ajustar las propiedades del interruptor químico para mejorar la resolución, el contraste y la frecuencia de actualización”, dice Lippert. “En principio, el sistema de proyección puede ampliarse y desarrollarse hasta convertirse en un sistema llave en mano con hardware automatizado y software asociado para facilitar su uso”.
