Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next
Los rayos X todos sabemos que son malos para la salud. En altas dosis pueden causar varios tipos de cáncer y, sin embargo, es una de las mejores técnicas que tenemos para los diagnósticos médicos. Por eso el descubrimiento que ha hecho un grupo de investigadores encabezado por Manchikanti Krishnamurthy del Instituto Tata de Investigación Fundamental (India) es aún más llamativo e interesante. Krishnamurti y sus colaboradores han conseguido convertir bacterias que contienen nanopartículas metálicas en plasma emisor de rayos X de alta energía. Este hallazgo podría mejorar de forma significativa la resolución de las imágenes médicas y moleculares, ya que otra de las grandes aplicaciones de los rayos X es estudiar la estructura cristalina de la materia.
Habitualmente los rayos X se generan disparando electrones a un blanco metálico, que es el que emite los rayos X. Un método nuevo, que está empezando a consolidarse ahora, puede producir rayos X mucho más brillantes, empleando para ello un láser que convierte a las partículas sobre las que incide en plasma si cumplen determinadas condiciones. Como el plasma es muy energético e inestable, emite rayos X. Sin embargo, las partículas tienen que ser de tamaño similar al de la longitud de onda del láser para responder a la radiación, lo que puede ser difícil de conseguir.
Pero esta dificultad desde el punto de vista de la química para conseguir la partícula de tamaño adecuado si se quiere reproducir el proceso a mayor escala ya la tiene resuelta la biología. Si se desea una partícula de una micra la forma más fácil de conseguirla es usando una bacteria. No solo eso, las bacterias tienen además la peculiaridad de que son capaces de recubrirse ellas mismas con nanoestructuras, lo que ayuda a la absorción de la luz láser.
Para producir bacterias Escherichia coli que contuviesen nanopartículas metálicas del tamaño adecuado los investigadores las hicieron crecer en una disolución de cloruro de plata. Las bacterias-partículas produjeron un plasma emisor de rayos X en cuanto fueron iluminadas con un láser apropiado. El mismo láser empleado en bacterias estándar generaba 100 veces menos rayos X.
El verdadero problema de la técnica viene de la posibilidad de que una muestra se vea contaminada por bacterias que no sean tan homogéneas en la forma como las usadas en el experimento (elipsoidales, lisas, sin irregularidades). Ello se debe al mismo efecto que tiene colocar una barra de hierro puntiaguda en lo alto de una torre: usar bacterias con un flagelo importante sería como sostener un pararrayos con una mano en medio de una tormenta.
Este estudio, publicado en Optics Express, es un precioso ejemplo de investigación interdisciplinar que combina química, física y biología y podría ser de mucho interés en la investigación de moléculas complejas en escalas temporales ultracortas, además de en desarrollo de técnicas biomédicas de alta resolución.
Referencia:
M. Krishnamurthy, M. Kundu, Kartik Bane, Amit D. Lad, Prashant Kumar Singh, Gourab Chatterjee, G. Ravindra Kumar, and Krishanu Ray (2015) Enhanced x-ray emission from nano-particle doped bacteria, Opt. Express 23, 17909-17922 DOI: 10.1364/OE.23.017909
Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance