El arcoíris médico

17/12/2015 0 comentarios
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Controlando la luz adecuadamente podemos diagnosticar, prevenir, curar, o ambos, nuestras enfermedades. Como colofón a "2015: Año Internacional de la Luz", os invito a ver cómo estamos usando los 7 colores del arcoíris para vivir cada vez más y mejor. Y de paso, os invito a compraros y leeros un libro: Destellos de luz ;)

A casi todos los mortales nos han hecho alguna intervención médica en la que la luz estaba presente. Si lo pensamos bien, puesto que la luz es una colección de fotones, bien partículas, bien ondas (todo gracias a De Broglie) que se propagan por el espacio sin necesidad de un medio que las soporte, cumplen esta definición tanto la luz visible como la que está por encima del infrarrojo o la que está por debajo del ultravioleta. Es decir, todo el espectro electromagnético es luz. Y a nada que indaguemos, veremos que podemos toparnos con las ondas de radio, usadas principalmente en las resonancias, pero también con los rayos X de las radiografías o los rayos gamma usados en la medicina nuclear.

No obstante, puesto que lo que se conoce como luz habitualmente es el espectro visible y, más concretamente, los colores que componen la luz blanca, vamos a no ser tan científicos y a ver cómo estos colores sirven para curarnos o prevenir enfermedades. Es por ello que he tratado de recopilar 7 aplicaciones clínicas donde los colores de la luz nos sirven para estos fines. Desafortunadamente, no he conseguido ver si hay una aplicación para cada color, pero no os preocupéis que está todo preparado para seguir el orden habitual de los colores del arcoíris. Algo os esbozo en la figura 1.

Figura 1. Un arcoíris de aplicaciones médicas en las que la luz está presente.En este sentido, y tomando como referencia el rango visible del espectro electromagnético, subamos en longitud de onda para ver lo que nos encontramos. Como premisa, debemos recordar que cuanto menor es la longitud de onda de la luz con la que radiamos el cuerpo, más energía estamos introduciendo y, por tanto, mayor capacidad de daño celular provocamos. Quizás por esto podemos imaginarnos que las aplicaciones médicas van a tender a buscar el menor daño posible y, por tanto, la mayoría de ellas estarán centradas en desarrollarse en torno al rojo. Y así es en una gran parte de los casos (obviando los rayos X y gamma, claro está).

Comencemos por el rango ultravioleta. Los rayos ultravioleta son buenos porque hacen que generemos vitamina D, lo cual, a su vez, es bueno para la fijación del calcio en nuestros huesos. También son buenos, desde el punto de vista estético, porque permiten que nos pongamos morenos a través de la degradación de la melanina, nuestra protección natural contra ellos (recordemos que, pese a ello, ponerse moreno es una reacción de protección del cuerpo para defendernos de la sobreexposición a los rayos UV). Sin embargo, la cosa cambia cuando vemos lo que pasa en el sentido de la vista. Los rayos ultravioleta del sol son muy dañinos para nuestro sistema de visión, el cual puede acabar mal con el paso del tiempo si se lo somete a muchas sesiones de este tipo de radiación. Es por esto que nos hemos inventado las gafas de sol. Básicamente, se trata de unas lentes que están diseñadas con unos materiales que permiten el paso de la luz a su través pero absorbiendo las longitudes de onda del ultravioleta, con diferentes grados de absorción según los diferentes estándares (Tabla 1). Que luego las marcas compitan por hacerlas más de diseño o más funcionales ya es cosa de las propias empresas.

Tabla 1. Estándar europeo de regulación de las lentes de sol. Cuanta mayor absorción, mayor protección frente a los rayos UV y mayor es la tinción de la lente.

Una de las aplicaciones que, aun teniendo una alta componente ultravioleta, la vemos violeta, es el diagnóstico dermatológico. La fluorescencia que emiten determinados cuerpos al incidir sobre ellos este tipo de luz nos da la información que queremos, como manchas internas de la piel (en oscuro), excesos de grasa (amarillentos/naranjas), irritaciones (rosas/rojizos),... (Figura 2a). Su principio de funcionamiento es la luz de Wood, también llamada "luz negra" (Figura 2b). Esta luz se obtiene por medio de lámparas de luz recubiertas de un filtro de cobalto-níquel llamado "cristal de Wood", que absorbe la radiación visible y sólo permite el paso de longitudes de onda entre 320 y 390 nm (nanómetros). Efectivamente, vemos la bombilla de color violeta, pero eso no es más que el límite del espectro que realmente se obtiene con este tipo de luz (Figura 2c). (NOTA: precisamente por esto último, al igual que ocurre con la luz ultravioleta, OJO con mirar fijamente a cualquiera de estas bombillas. En la oscuridad, la pupila se dilata mucho para poder captar toda la luz posible, con lo que el efecto de mirar hacia esta luz puede ser muy nocivo para nuestra vista).

Figura 2. (a) Visualización de manchas en paciente dermatológico. (b) Bombilla de luz negra con su espectro de emisión (c). Observamos cómo el pico 2 es la componente en torno a 400 nm que es lo que vemos como violeta. Fuente: Wikipedia y actasdermo.com

Aumentamos de longitud de onda hasta los 430–450 nm de la luz azul. En estas longitudes de onda, se activa un fotosensibilizador (un detonador) de la bacteria Propinobacterium acnes, responsable de la inflamación asociada al acné. Dicha activación mata a dicha bacteria y, como consecuencia, se reduce la inflamación y la piel se regenera. Así que en vez de usar láminas de limones y demás productos naturales, como los anuncios de antaño, tenemos la opción de invertir un poco de tiempo y dinero en un tratamiento con LEDs azules para quitar lo que la edad o los hábitos alimenticios delatan.

Sin embargo, una de las aplicaciones más llamativas de la luz azul, bajo mi punto de vista es el blanqueamiento dental. Lo que se denomina "luz fría" (rango desde 380 hasta 530 nm, desde el violeta hasta el verde) se usa hoy en día para aclarar la tonalidad de nuestros dientes debida al paso del tiempo. Un muy buen ejemplo de ello se muestra en el vídeo inferior. Tras tomar las precauciones correspondientes en el paciente, se mezcla agua oxigenada en los polvos blanqueadores y se "cocina" un gel que luego se aplicará en los dientes. En unas pocas sesiones de tratamiento, la dentadura de la persona queda prácticamente blanca, con las satisfacciones personales que ello conlleva.

Vídeo de un blanqueamiento de dientes por la empresa QuickWhite.

Con ello nos acercamos hacia el verde. Aquí, la aplicación por excelencia tiene nombre propio: "láser verde KTP". Un tipo de láser que utiliza una mezcla de potasio, titanio y fósforo para obtener una emisión nítida en verde fosforito, en torno a 520 nm. Gracias a ello, los varones de cierta edad pueden estar tranquilos si les detectan hiperplasia benigna de próstata (HBP), ya que con este láser se les puede solucionar el problema. Con la edad, la próstata puede agrandarse sin una razón aparente. Ello conlleva la reducción del conducto urinario, dando lugar a unas molestias bastante desagradables. Afortunadamente, el tejido prostático absorbe la radiación verde con gran facilidad, con lo que es posible usar esta propiedad para abrir de nuevo el conducto urinario y poder ir al baño con tranquilidad. El procedimiento a seguir se relata muy bien en el siguiente vídeo. No os preocupéis, que no hay nada sangriento. Las temperaturas que alcanzan los tejidos son tan altas que, literalmente, se vaporizan (recordemos que son en un 70 % agua). Por tanto, en todo caso hay cauterización instantánea.

Vídeo de un tratamiento de HBP habitual a cargo de Miguel Ángel Alonso Prieto. Urólogo en León.

Vamos ahora con un popurrí de colores. Los análisis genéticos cada día son más frecuentes. El coste de estas pruebas es cada vez menor y cada vez mayor la gente interesada en lo que puede depararle el futuro a nivel de salud. Y es que todo lo que somos y lo que podemos llegar a ser está grabado en el ADN. También las secuencias de genes que nos dicen si somos más o menos propensos a padecer según qué enfermedades.

Un tipo de estas analíticas consiste en la corroboración lumínica, a través de un código de colores, de la presencia o ausencia de la cadena de ADN que estamos buscando y que codifica la propensión a padecer la enfermedad. Puesto que cada cadena de ADN tiene su complementaria (recordemos las afinidades adenina–timina y citosina–guanina), tratamos de ver dónde y en qué cantidad se encuentra la cadena de ADN que queremos detectar. En esto consiste un ensayo de un chip ADN (Figura 3).

Para realizar una analítica por chip ADN se recurren a técnicas de fluorescencia y de afinidad entre cadenas de ADN. En este sentido, se pueden pegar "balizas" (o marcadores que emiten fluorescencias de colores) a los segmentos de ADN para comprobar si existe la cadena complementaria a la que nosotros queremos detectar.
Para ello, se colocan varias muestras de secuencias sanas e insanas en el chip y se vierten sobre ellas las disoluciones que se quieren testear. Al iluminar el chip con luz, hacemos que las balizas se exciten y emitan colores en función de si se han pegado mejor o peor. Y el color nos identifica qué es lo que está pasando. Así, el rojo es el color con el que se marca la secuencia error, mientras que el verde es el que se usa para marcar la secuencia correcta. Si al lanzar la luz de testeo, la fluorescencia es verde, es porque las cadenas sanas se han pegado correctamente, entonces la disolución que queremos testear será buena. Si la fluorescencia es roja o tiende hacia ello, es porque esa cadena que estamos testeando es mala. Si tiende hacia el amarillo es porque bajo determinadas circunstancias se puede o no se puede expresar ese gen. Y si sale negra (no hay luz) es porque no ha habido afinidad entre las cadenas, con lo que no se puede asegurar nada sobre ese fragmento. De esta manera, nos podemos hacer a la idea de qué factores pueden estar influyendo en la expresión de ese gen e, igual, dar indicaciones sobre cómo evitar que esos síntomas se manifiesten.

Figura 3. Esquema del funcionamiento de un chip ADN. Fuente: Traducido al castellano de www.iq.usp.br.

Llegamos, en este punto, al rango rojo–infrarrojo. Desde los 700 nm hasta prácticamente los 1100 nm hay un sinfín de aplicaciones en las que estas longitudes de onda se usan, en función del efecto que se desee conseguir. Además, puesto que su longitud de onda es larga, su energía es menor y su capacidad de penetración también. Es por ello que las podemos controlar mejor y por ello se usan en prácticamente todas las intervenciones quirúrgicas, en forma de bisturí-cauterizador. Pero también sirven para quitar manchas de la piel, tatuajes, curar varices y demás aplicaciones varias, usando la fibra óptica como guía. Algo de ello ya traté en mi anterior entrada "Fibra óptica para diagnosticar y curar".

Finalmente, puesto que las 7 componentes del arcoíris provienen de refractarse en un prisma sobre el que incide una luz blanca, no podíamos dejar de mencionar a esta última. El blanco, en medicina, sirve como iluminador, principalmente. Pero no cualquier blanco, sino el blanco frío, es decir, aquel que tiene una componente azul más alta que verde o rojo. De esta manera, los facultativos pueden observar con mayor nitidez cuando nos introducen el fibroscopio por el tubo digestivo o respiratorio. Pero también se usa como iluminación en todo tipo de cirugía laparoscópica (con incisiones muy pequeñas) y también sirve para iluminar todo el tracto digestivo si usamos la cápsula endoscópica, único método conocido hasta el momento para diagnosticar el intestino delgado sin tener que abrir a la persona para tomar muestras de sus tejidos.

En definitiva, de una manera u otra, tanto la luz blanca como todas las componentes del espectro visible se usan para diagnosticar, prevenir o hacer terapia sobre el ser humano. Pero como ya he mencionado, también la luz invisible nos permite visualizar el cuerpo humano de otras maneras, bien usando las radio-ondas (más allá del infrarrojo) o los rayos X y gamma (más allá del ultravioleta). Gracias a todo el espectro electromagnético y a la tecnología puesta al servicio del conocimiento médico somos capaces de aproximarnos al cuerpo humano de maneras que nunca hubiéramos pensado, simplemente porque hemos aprovechado la luz para curarnos en salud.

Precisamente, sobre cómo la luz nos ayuda a curarnos va un capítulo de libro que he tenido la oportunidad de escribir, dentro de un libro divulgativo que se publicó el pasado 19 de noviembre. El libro se llama Destellos de luz, está editado y publicado por la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y en él participamos varios doctores/profesores de la UPNA, miembros del Club de Amigos de la Ciencia y miembros del Planetario de Pamplona, al que tenemos que felicitar por el trabajo realizado para dar el nombre a la constelación de la #EstrellaCervantes.

Destellos de luz trata de explicar, de una manera lo más sencilla posible, cómo en realidad todo el espectro electromagnético se debería de llamar luz y cómo se explican y aplican muchos fenómenos que tienen como principio de funcionamiento a la luz. Hay física, química, materiales, LEDs, láseres, astronomía, energías renovables, agrobiotecnología, naturaleza,... Pero también hay filología e historia, y mucha reflexión sobre temas sociales que como instituciones constructivas, debemos dar a conocer. El libro está escrito para toda persona interesada en la luz y, particularmente, para conseguir atraer a futuros estudiantes que actualmente estén cursando ESO o Bachillerato y puedan plantearse estudiar carreras de ciencias. Por supuesto, los estudiantes universitarios que deseen adquirirlo, pueden también complementar su formación de manera más divulgativa con Destellos de luz. Pensamos que puede ser un bonito aliciente para todos ellos y, por supuesto, ¡¡un bonito regalo de navidades!! :D

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Para aquell@s interesad@s en adquirir el libro, lo podéis comprar en la tienda oficial de la UPNA (aquí), en la librería universitaria Unebook (aquí) o bien en Amazon (aquí).

Nada más por este año. Espero que hayáis disfrutado de 2015 como Año Internacional de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz. Espero también que os haya gustado esta entrada, en la que simplemente trato de presentar cómo medicina y tecnología estamos haciendo cosas grandes para poder dar servicio a las personas. Espero que comencéis 2016 con salud, fuerza y ganas. Y sobre todo... ¡¡Qué compréis un ejemplar de Destellos de luz!! ;)

Gracias por vuestra atención y nos seguimos leyendo.