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Detector de rayos X altamente sensible, incorpora nanocristales reduciendo la dosis de radiación de diagnóstico

Las imágenes médicas, como los rayos X o la tomografía computarizada (TC), pronto podrán ser más baratas y más seguras, gracias a un reciente descubrimiento realizado por químicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS).

El profesor Liu Xiaogang y su equipo del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias de la NUS desarrollaron nuevos nanocristales de perovskita de haluro de plomo que son altamente sensibles a la radiación de rayos X. Al incorporar estos nanocristales en las imágenes de rayos X de panel plano, el equipo desarrolló un nuevo tipo de detector que podría detectar rayos X a una dosis de radiación aproximadamente 400 veces más baja que la dosis estándar utilizada en los diagnósticos médicos actuales. Estos nanocristales también son más baratos que los cristales inorgánicos utilizados en las máquinas de imágenes de rayos X convencionales.

El avance de la investigación del equipo fue el resultado de un esfuerzo de colaboración con investigadores de Australia, China, Hong Kong, Italia, Arabia Saudita, Singapur y los Estados Unidos. Se publicó por primera vez en la edición en línea de “Nature” el 27 de agosto pasado, y se ha registrado una patente para esta novedosa tecnología.

La tecnología de imágenes de rayos X ha sido ampliamente utilizada para muchas aplicaciones desde la década de 1890. Entre sus muchos usos están el diagnóstico médico, la seguridad nacional, la defensa nacional, la fabricación avanzada, la tecnología nuclear y el monitoreo ambiental.

Una parte crucial de la tecnología de imágenes de rayos X es el centelleo, que es la conversión de fotones de rayos X de alta energía en luminiscencia visible. La mayoría de los materiales de escintilador utilizados en los dispositivos de imagen convencionales comprenden cristales inorgánicos grandes y costosos que tienen una baja eficiencia de conversión de la emisión de luz. Por lo tanto, necesitarán una alta dosis de rayos X para obtener imágenes efectivas. Los centelleadores convencionales también suelen producirse utilizando un método de crecimiento sólido a alta temperatura, lo que dificulta la fabricación de películas de centelleo delgadas, grandes y uniformes.

Para superar las limitaciones de los materiales de centelleo actuales, el profesor Liu y su equipo desarrollaron nuevos nanocristales de perovskita de haluro de plomo como un material de centelleo alternativo. A partir de sus experimentos, el equipo descubrió que sus nanocristales pueden detectar pequeñas dosis de fotones de rayos X y convertirlos en luz visible. También pueden ajustarse para iluminar, o brillar, en diferentes colores en respuesta a los rayos X que absorben. Con estas propiedades, estos nanocristales podrían lograr imágenes de rayos X de mayor resolución con una menor exposición a la radiación.

Para probar la aplicación de los nanocristales de perovskita de haluro de plomo en la tecnología de imágenes de rayos X, el equipo reemplazó los centelleadores de las imágenes de rayos X comerciales de panel plano con sus nanocristales.

El uso de nanocristales como materiales de centelleo también podría reducir el costo de las imágenes de rayos X, ya que estos nanocristales se pueden producir utilizando procesos más simples y menos costosos ya una temperatura relativamente baja.

Para validar el rendimiento de su invención, los científicos de la NUS estarán probando las habilidades de los nanocristales por tiempos más largos, y a diferentes temperaturas y niveles de humedad. El equipo también está buscando colaborar con socios de la industria para comercializar su novedosa técnica de imagen.

Más información: Universidad Nacional de Singapur (NUS)

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