Un sottile, film estensibile che avvolge le onde luminose come uno Slinky potrebbe un giorno portare a risultati più precisi, monitoraggio meno costoso per i sopravvissuti al cancro.

Gli ingegneri chimici dell'Università del Michigan che hanno sviluppato il film affermano che potrebbe aiutare i pazienti a ottenere un trattamento di follow-up migliore con meno interruzioni nella loro vita quotidiana.

Il film fornisce un più semplice, modo più economico per produrre luce polarizzata circolarmente, un ingrediente essenziale nel processo che potrebbe eventualmente fornire un avvertimento precoce della recidiva del cancro. Il film è dettagliato in un articolo pubblicato online in Materiali della natura .

"Un monitoraggio più frequente potrebbe consentire ai medici di rilevare prima la recidiva del cancro, per monitorare in modo più efficace l'efficacia dei farmaci e per dare ai pazienti una maggiore tranquillità. Questo nuovo film potrebbe aiutare a realizzarlo, " ha detto Nicholas Kotov, il Professore di Ingegneria Joseph B. e Florence V. Cejka.

La polarizzazione circolare è simile alla versione lineare comune in cose come gli occhiali da sole polarizzati. Ma invece di polarizzare la luce in un'onda bidimensionale, la polarizzazione circolare lo avvolge in una forma di elica tridimensionale che può ruotare in senso orario o antiorario.

La polarizzazione circolare è invisibile ad occhio nudo, ed è raro in natura. Ciò lo rende utile in un processo emergente di rilevamento del cancro che sembra essere in grado di individuare i segni rivelatori della malattia nel sangue. Attualmente in fase di ricerca, il processo richiede grandi, macchine costose per generare la luce polarizzata circolarmente. Kotov crede che il nuovo film potrebbe fornire un più semplice, modo meno costoso per indurre la polarizzazione.

Il processo di rilevamento identifica i biomarcatori, frammenti di proteine ​​e frammenti di DNA, presenti nel sangue fin dalle prime fasi della recidiva del cancro. Inizia con particelle biologiche sintetiche che sono fatte per essere attraenti per questi biomarcatori. Le particelle vengono prima rivestite con uno strato riflettente che risponde alla luce polarizzata circolarmente, poi aggiunto a un piccolo campione di sangue del paziente. Le particelle riflettenti si legano ai biomarcatori naturali, e i medici possono vederlo quando esaminano il campione sotto luce polarizzata circolarmente.

Kotov prevede che il film possa essere utilizzato per realizzare un dispositivo portatile delle dimensioni di uno smartphone in grado di analizzare rapidamente i campioni di sangue. I dispositivi potrebbero essere utilizzati da medici, o potenzialmente anche a casa.

"Questo film è leggero, flessibile e facile da produrre, " ha detto. "Crea molte nuove possibili applicazioni per la luce polarizzata circolarmente, di cui il rilevamento del cancro è solo uno".

Un altro vantaggio chiave è l'elasticità del film. Lo stiramento leggero provoca precisi, oscillazioni istantanee nella polarizzazione della luce che lo attraversa. Questo può cambiare l'intensità della polarizzazione, alterare il suo angolo o invertire la direzione della sua rotazione. È una caratteristica che potrebbe consentire ai medici di modificare le proprietà della luce, come mettere a fuoco un telescopio, a zero su una più ampia varietà di particelle.

Per fare il film, il gruppo di ricerca ha iniziato con un rettangolo di PDMS, la plastica flessibile utilizzata per le lenti a contatto morbide. Hanno ruotato un'estremità della plastica di 360 gradi e hanno bloccato entrambe le estremità. Hanno quindi applicato cinque strati di nanoparticelle d'oro riflettenti, particelle sufficienti per indurre riflettività, ma non abbastanza da impedire il passaggio della luce. Hanno usato strati alternati di poliuretano trasparente per attaccare le particelle alla plastica.

"Abbiamo usato le nanoparticelle d'oro per due motivi, " ha detto Yoonseob Kim, un assistente di ricerca studente laureato in ingegneria chimica. "Primo, sono molto bravi a polarizzare il tipo di luce visibile con cui stavamo lavorando in questo esperimento. Inoltre, sono molto bravi ad auto-organizzarsi nelle catene a forma di S di cui avevamo bisogno per indurre la polarizzazione circolare".

Finalmente, hanno srotolato la plastica. Il movimento di torsione ha causato la deformazione del rivestimento di nanoparticelle, formando catene di particelle a forma di S che causano la polarizzazione circolare nella luce che è passata attraverso la plastica. La plastica può essere allungata e rilasciata decine di migliaia di volte, alterando il grado di polarizzazione quando viene allungato e tornando alla normalità quando viene rilasciato più e più volte.

Un dispositivo disponibile in commercio è probabilmente tra diversi anni. Kotov prevede anche l'uso di luce polarizzata circolarmente per la trasmissione di dati e persino dispositivi in ​​grado di piegare la luce attorno agli oggetti, rendendoli parzialmente invisibili. UM sta perseguendo la protezione del brevetto per la tecnologia.