ISLIST, foco mundial en luz en la salud y medicina

De izda a dcha: Pere Pérez, Roy Taylor, Donna Strickland, Luis Roso y JM López-Higuera - Imagen: Grupo de Ingeniería Fotónica.
CIBER | lunes, 16 de septiembre de 2019

La cuarta edición de la International School on Light Sciences and Technologies (ISLIST) en la Universidad Internacional Menéndez Pelayo (UIMP) se celebró el pasado mes de junio en Santander y contó con más de 70 asistentes de 13 nacionalidades y de más de 25 instituciones diferentes. Los participantes tuvieron la oportunidad de recibir el conocimiento y experiencia de 15 reputados profesores y profesionales de instituciones académicas y de investigación y empresas de 10 nacionalidades diferentes del mundo.

La suprema calidad de las exposiciones de los mejores expertos (incluida la Premio Nobel de Física 2018, Donna Strickland) de las más reputadas instituciones y organizaciones del mundo en el empleo de las Ciencias y Tecnologías de la Luz en Fuentes, en Salud y Medicina, unido a la numerosa y alta cualificación de los participantes internacionales, corroboraron que la ISLIST se ha consolidado como referencial Internacional al más alto nivel científico y técnico.

ISLIST, que en esta edición contó como colaborador con el CIBER-BBN, fue fundada y es, desde entonces, dirigida por José Miguel López-Higuera quien ha sido asistido por Adolfo Cobo García, ambos del Grupo de Ingeniería Fotónica de la Universidad de Cantabria, del CIBER-BBN y del IDIVAL.

Los participantes de ISLIST, un 60% estudiantes de doctorado, tuvieron el privilegio de recibir las enseñanzas y experiencia de investigadores de la talla de la laureada con el Nobel de Física 2018, Donna Strickland, y de los profesores, Rod Taylor, Luis Roso, Aydogan Ozcan, Susana Marcos, Sune Svanberg, Michael Hamblin, Katarina Svanberg, Mark Hutchinson, Laura Lechuga, Kishan Dholakia, Walter Margulis, Robert Huber y JM López-Higuera. Asimismo, recibieron la experiencia de reputados profesionales como Dr. Jan W. Denneman (Honorary Ambassador of the Global Lighting Association) y también del Dr. Pere Peréz-Millán (Co-fundador y CTO of Fyla Lasers). Se abordaron y discutieron temas de la más rabiosa actualidad en el uso de ciencias y tecnologías de la luz en fuentes, en la salud y en la medicina desarrollando 16 ponencias de una hora de duración y dos mesas redondas que se enfocaron en la búsqueda de retos pendientes tanto en fuentes de luz (mesa I) como en el uso de la Luz en el sector de la Salud y la Medicina (mesa II). 

Después de mencionar lo que debe entenderse como Ciencias y Tecnologías de la Luz, el uso potencial de la luz en la salud y la medicina, ilustrado con una gran variedad de casos muy significativos, se concluyó mostrando las tendencias para el futuro cercano del uso de la luz en la salud y la medicina (Prof. López-Higuera). El Prof. Ozcan proporcionó una visión general de algunos de los trabajos recientes sobre el uso de redes neuronales profundas en el avance de la microscopía computacional; en un matrimonio perfecto entre avanzados hardware de microscopía óptica con conceptos de inteligencia artificial y grandes datos, se lograrán microscopios de última generación con capacidad de autodiagnóstico (diagnóstico automatizado) de gran aplicabilidad en el diagnóstico médico. La profesora Marcos mostró las nuevas líneas que se siguen para tratar y controlar la miopía, restablecer el alojamiento en la presbicia o detener la enfermedad corneal que amenaza la vista; todo en base a que las tecnologías ópticas y fotónicas permiten alcanzar una mejor comprensión, cuantificación y diagnóstico de enfermedades oculares, así como efectuar nuevas terapias basadas en la luz. El Dr. Denneman introdujo el concepto de "luz nutricional" y defendió la necesidad de su “ingesta diaria” considerando su impacto en el estado de ánimo y la salud de los seres humanos.

La profesora Strickland, Premio Nobel de Física 2018, después de una serie de comentarios preliminares sobre las diferencias entre la óptica no lineal y la física concerniente para lograr láseres de alta intensidad, describió la investigación que la supuso la concesión del Premio Nobel, (el desarrollo de CPA) justificando las razones por las que realizó la citada investigación, así como el enorme impacto que la misma ha supuesto para el logro de láseres ultra-intenso y ultracortos; concluyó mostrando ejemplos muy relevantes ya logrados y de sus posibilidades en aplicaciones venideras con gran incidencia en el sector biomédico. El profesor Taylor revisó los procesos que concurren en la generación de radiaciones de enorme ancho de banda espectral (“supercontiuum”); también describió y discutió fuentes altamente eficientes, basadas en Raman estimulado en fibras y su duplicación de frecuencia, así como la generación paramétrica que permite una amplia capacidad de sintonización a potencias promedio de varios vatios; finalizó con ejemplos de su gran aplicabilidad en la medicina. Los láseres de petawatios y sus aplicaciones en medicina fueron el tema abordado por el profesor Roso, que defendió su uso potencial en la radioterapia en base a que la radiación se administra de una vez, entregando tasas de dosis al menos un millón de veces mayores que con un sistema convencional; sin embargo, alertó de que en la actualidad se está, en términos prácticos, en el punto de partida del desarrollo de aceleradores de iones mediante láseres ultaintensos insistiendo en los trabajos hacia el logro de aceleradores de protones mediante tecnologías láser que viabilicen la protonterapia láser.

El profesor Sune Svanberg revisó y discutió los trabajos para combatir la resistencia a los antibióticos y mejorar la seguridad alimentaria utilizando técnicas basadas en la luz; mencionó que la espectroscopía láser puede proporcionar herramientas importantes en una variedad de áreas de gran importancia para el bienestar humano; también agregó que estas técnicas se pueden usar para monitorizar de manera no intrusiva el contenido de gas en alimentos y paquetes de alimentos. El profesor Hamblin revisó y discutió sobre el poder curativo de la FotoBioModulación (PBM) o la terapia de luz de bajo nivel de intensidad, afirmando que activa/influye a través de diversos mecanismos en la antiapoptosis, las enzimas antioxidantes, las proteínas de choque térmico, las citosinas antiinflamatorias, el fagocito M2 fenotipo; insistió en que la PBM se ha utilizado para mejorar la cicatrización de los tejidos, para aliviar el dolor, la inflamación y la hinchazón; así mismo, afirmó que hay evidencias de que los eventos repentinos, las enfermedades degenerativas y los trastornos psiquiátricos pueden tratarse aplicando la PBM que, incluso, podría usarse para la mejora cognitiva en personas sanas normales, agregó. La profesora Katarina Svanberg, revisó y discutió trabajos relacionados con la experiencia clínica y los esfuerzos de traslación de las terapias fotodinámicas y la detección temprana de tumores malignos; mencionó que, en base a la fluorescencia inducida por láser pueden visualizarse tumores de solo varias capas celulares antes de que aparezcan cambios morfológicos estructurales en etapas posteriores y también que las terapias fotodinámicas son una modalidad de terapia localizada cuyos buenos resultados clínicos han sido ya demostrados a través de su uso en miles de tumores malignos de la piel no pigmentados; agregó que, para superar la penetración limitada debido a la atenuación de la luz, esta se puede insertar en el interior del cuerpo humano a través de fibras ópticas lo que tiene un interés especial donde no hay otras opciones, como el cáncer de próstata recurrente después de haber sido tratado con las radiaciones ionizantes.

El profesor Hutchinson sorprendió a los asistentes comentando los trabajos investigadores conducentes a la cuantificación del dolor utilizando enfoques basados en tecnologías de la luz; resumió los estudios recientes en este campo e informó sobre la complejidad y lo poderoso que resultará la visualización y la detección del "otro cerebro" mediante ciencias y tecnologías de la luz (y tecnologías relacionadas) al posibilitar la generación de nuevo conocimiento que ayude a entender y cuantificar el “dolor persistente” y la influencia de los medicamentos en el mismo. La profesora Lechuga, jefa de grupo del CIBER-BBN en ICN2, revisó el estado del arte en nano/microbiosensores utilizando ciencias y tecnologías de la luz; defendió que los dispositivos portátiles para el lugar de atención a los pacientes y los biosensores (basados en las citadas tecnologías) serán un hito para el logro de cotas superiores de salud al beneficiar a la mayoría de los ciudadanos, así como para caminar hacia niveles superiores de protección del medio ambiente.

El Prof. Dholakia centró sus intervenciones sobre la manipulación óptica en tareas de medicina y también sobre nuevas perspectivas para la obtención de imágenes médicas en mayores profundidades de los tejidos. En su primera charla, revisó el uso de pinzas ópticas, OT, su física fundamental y los estudios biomédicos; describió como mediante las pinzas ópticas se pueden atrapar, mover, manipular etc. partículas de tamaño micrométrico (e incluso el material biológico y los átomos) sin ningún contacto físico; destacó que las pinzas ópticas son una poderosa y elegante aplicación de los dipolos ópticos o fuerza de gradiente en acción ejercida por la luz debidamente concentrada que fue propuesto por primera por Arthur Ashkin a mediados de los 80 que finalmente ha sido reconocido con la concesión del Premio Nobel de Física en 2018. En su segunda charla, describió las rutas para obtener imágenes de campo amplio, a mayores profundidades, con mayores resoluciones y capaces de minimizar los daños inducidos por la luz en los tejidos biológicos. El profesor Margulis revisó y discutió sobre los trabajos hacia la citometría de flujo utilizando tecnologías de fibra óptica. Mencionó que los sistemas basado en tecnología de fibra óptica pueden construirse para atrapar células e identificarlas por su “huella digital” óptica. Las fibras microestructuradas pueden usarse igualmente para aspirar células de interés en su en los orificios laterales para su posterior análisis in vitro y potencialmente también in vivo y también que la separación de bacterias y la inyección de sustancias para el tratamiento del cáncer son usos adicionales de los sistemas de fibra en aplicaciones médicas, añadió.

El profesor Huber discutió sobre los avances en la tomografía de coherencia óptica (OCT) para el logro de imágenes representativas de la estructura internq de los tejidos. Se centró en discutir la física detrás de los FDML y su uso para el logro de la tecnología Megahertz-OCT (MHz-OCT) en general (como motores que pueden adquirir, procesar y mostrar más de 4 mil millones de elementos voxel por segundo) y sus aplicaciones más recientes de realidad virtual y aumentada en medicina.

Durante el transcurso de la International School of Light Sciences and Technologies la profesora Strickland fue galardonada con el premio Julio Peláez e investida Doctor Honoris Causa por la UIMP en cuya ceremonia actuó de padrino el profesor López-Higuera. 

Entrevista del director de ISLIST a la profesora Strickland

La luz juega un papel vital en nuestra vida cotidiana y está siendo una disciplina transversal imprescindible de la ciencia en el siglo XXI. Está provocando una revolución en la medicina, ha habilitado la comunicación internacional a través de internet, permitido el desarrollo sostenible y proporcionado soluciones a los retos globales en educación, energía, medio ambiente y agricultura. Sigue siendo una disciplina clave para vincular los aspectos culturales, económicos y políticos de la sociedad global. Hoy en día, es ampliamente aceptado que en el presente siglo la Fotónica jugará un papel similar al jugado por la Electrónica en el siglo XX. Se calcula que la Fotónica contribuirá aproximadamente al 10% de economía europea en el siglo XXI.

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