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Desarrolla el INAOE cámara termográfica para detectar cáncer de mama en etapas tempranas

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 21 de noviembre de 2019. Desarrollar y fabricar una cámara termográfica para detección temprana de cáncer de mama es el objetivo de un proyecto de investigadores del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE).

El desarrollo está a cargo de científicos de la Coordinación de Electrónica de este Centro de Investigación perteneciente al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y es financiado a través de un Fondo Mixto (FOMIX) de dicho Consejo y del Gobierno del Estado de Puebla. El proyecto se encuentra vigente hasta finales del año 2020. Los investigadores a cargo del mismo son el Dr. Mario Moreno Moreno, el Dr. Alfonso Torres Jacome y el Dr. Arturo Ponce Pedraza, así como el alumno de doctorado Ricardo Jiménez Zavala.

El Dr. Mario Moreno, investigador del INAOE, explica que la parte medular del proyecto es la fabricación de una matriz de sensores. Este trabajo se desarrolla en dos laboratorios de la institución equipados con infraestructura de punta: el de Microelectrónica y el de Innovación en MEMS (LIMEMS).

El investigador agrega que actualmente están fabricando dos matrices de sensores: una de 4,600 pixeles (80 x 60) y otra de 19,200 pixeles (120 x 160).

"En la segunda etapa necesitaremos apoyo de otras áreas de la institución para leer cada uno de los sensores y desplegar la información como imagen".

Subraya que en una etapa posterior, con el apoyo del Dr. Daniel Ferrusca en el Laboratorio de Instrumentación Astronómica, se fabricará una cámara de vacío: "Estos sensores deben trabajar en vacío porque les afectan la convección y la transferencia de calor. Operan a temperatura ambiente, lo que es algo bueno, ya que no deben ser enfriados como sucede con otras tecnologías que deben ser enfriadas a temperaturas criogénicas. Para el circuito de lectura nos va a apoyar el Dr. José de Jesús Rangel. También se necesita desarrollar los filtros, que son ventanas para que sólo pueda pasar la radiación infrarroja y que no pase lo visible".

El Dr. Mario Moreno añade que estas cámaras tienen diversas aplicaciones y que inicialmente fueron utilizadas en el sector militar y de seguridad. "Debido a que captan el calor, se pueden utilizar en total oscuridad y detectan el calor de las personas. También se usan en la industria para mantenimiento preventivo y correctivo", puntualiza.

Sin embargo, al INAOE le interesan más las aplicaciones en el campo de la medicina. Actualmente en el Instituto hay investigadores trabajando en proyectos de biomedicina con cámaras comerciales, por ejemplo, para detectar el pie diabético. "Más recientemente se ha visto su utilidad para detectar el cáncer de mama, en especial en las etapas tempranas, cuando hay un aumento de temperatura en las zonas donde van a aparecer los tumores. Entonces, si se monitorea con las cámaras y se observan puntos con mayor temperatura que la normal, es una alarma de que probablemente pueda haber un problema. Es preventivo porque ya después de esta técnica se pueden hacer otros estudios como biopsias que puedan confirmar o no la presencia de algún tumor", subraya.

El investigador expresa que ésta es aún una tecnología temprana y que faltan muchos estudios para validarla: "Hay que validar primero que sí sirva para la detección temprana del cáncer, y ya hay mucha literatura al respecto. La tecnología tiene ventajas porque una de estas cámaras es de mucho menor costo que un equipo de mastografía, es portable, no es invasiva y no produce dolor, como el caso de la mastografía".

El proyecto está planeado para dos años y es parte de la tesis de doctorado del estudiante Ricardo Jiménez, quien desde la maestría trabaja en el desarrollo de sensores. "En el INAOE tenemos más de 15 años trabajando en estos sensores que se llaman micro-bolómetros, pero siempre a nivel pixel, y a partir de la tesis de doctorado de Ricardo comenzamos a trabajar con arreglos de dimensiones grandes, con muchos pixeles".

El científico destaca que los sensores son muy pequeños, de 50 micrómetros por 50 micrómetros, y que son fabricados con técnicas que se conoce como micromaquinado superficial, que consisten en depositar películas: una de sacrificio, generalmente polimida y después una la película termosensora de silicio-germanio nanocristalino.

"Esta película tiene la ventaja de que es altamente sensitiva y también es menos propensa a la degradación. Anteriormente se trabajaba mucho con materiales amorfos, pero estos se van degradando con la radiación. Los nanocristalinos o polimorfos no se degradan, son más estables y aún así conservan una alta sensibilidad. Las películas que usamos son membranas de silicio-germanio polimorfo y se depositan sobre películas de sacrificio, después se depositan los contactos metálicos y se elimina la película de sacrificio, realmente son membranas que están suspendidas 2.5 micrómetros del sustrato y esto es para aislarlos térmicamente. Si no los suspendemos y se quedan en el sustrato la radiación llega y se disipa. Al estar suspendidos y con brazos que están diseñados de cierta forma que el calor lentamente se escape del sensor, esto le da tiempo al sensor de absorber esta radiación que básicamente es calor, y entonces lo que pasa es que su resistencia disminuye. Cada sensor es un resistor dependiente de temperatura, con la radiación infrarroja cambia su temperatura, su resistencia baja y este incremento en corriente o diferencia en la resistencia es lo que se sensa".

Finalmente, el Dr. Moreno agrega que lo que se pretende es hacer un dispositivo completamente hecho en México. "Nada de esto se manda a fabricar afuera del país ya que nuestra concepción es el desarrollo de tecnología propia. Vamos avanzando, tenemos los arreglos fabricados, los están empaquetando, ya se está empezando a trabajar en el circuito de lectura y el próximo año trabajaremos en la cámara de vacío. Esperamos tener a finales de 2020 un prototipo".