Il funzionamento interno del cervello umano è sempre stato un argomento di grande interesse. Sfortunatamente, è abbastanza difficile visualizzare strutture cerebrali o tessuti intricati a causa del fatto che il cranio non è trasparente per progettazione. La realtà è che la diffusione della luce è il principale ostacolo alla penetrazione profonda nei tessuti.

Dott. Vladislav Yakovlev, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica della Texas A&M University, ha sviluppato un modo più efficiente di propagare la luce attraverso un mezzo opaco. La propagazione della luce si riferisce al modo in cui la luce viaggia da un punto all'altro, in questo caso, attraverso un mezzo, come il tessuto umano.

Il nuovo metodo prevede la realizzazione di un foro minimamente invasivo all'interno del terreno, di diametro inferiore rispetto agli aghi attualmente utilizzati in campo medico. Il processo mostra una grande promessa in molti usi, inclusa la visualizzazione della struttura cerebrale attraverso il cranio e l'imaging del sangue attraverso il tessuto cutaneo.

La tecnologia potrebbe anche essere estesa al di fuori del regno dell'ingegneria biomedica per sviluppare un modo più efficiente di vedere attraverso la nebbia durante la guida. Ciò può essere ottenuto dispiegando un impulso laser che potrebbe essere inviato attraverso la nebbia ed evaporare l'acqua. Ciò consentirebbe ai conducenti di vivere un'esperienza più sicura in condizioni di guida pericolose e funzionerebbe esattamente come il metodo utilizzato nelle applicazioni di ingegneria biomedica.

I fori utilizzati per far passare la luce sono profondi poche centinaia di micron e larghi da 20 a 30 micron. Un micron è un milionesimo di metro, e in confronto una singola ciocca di capelli umani ha un diametro di circa 75 micron. La luce viene quindi accoppiata al materiale opaco determinando un aumento dell'ampiezza della trasmissione ottica nel materiale. Il materiale attraverso il quale passa la luce viene anche chiamato mezzo di diffusione.

Il rapporto che documenta il lavoro di Yakovlev è stato recentemente pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d'America e ha definitivamente dimostrato che la luce iniettata nel mezzo di diffusione vi rimarrà per un lungo periodo di tempo. La quantità di tempo in cui sono rimasti i fotoni è stata aumentata di un fattore 100.

Una delle sfide che i ricercatori devono affrontare è quella dell'assorbimento ottico all'interno dei tessuti. Però, poiché il nuovo metodo è indipendente dalla lunghezza d'onda, la lunghezza d'onda può essere specificata per eseguire misurazioni in una parte specifica dello spettro luminoso. Questo approccio ha il potenziale per fornire informazioni analitiche sulla composizione e la struttura del mezzo o del tessuto.