Mirsurg, un laser per la riduzione di masse tumorali cerebrali
Un’alternativa ai FELs affidabile, economica e di larga scala per un’importante applicazione nell’ambito della biomedicina: la neurochirurgia microinvasiva
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Mirsurg è un progetto congiunto della durata di circa tre anni fondato dall’Unione Europea all’interno del 7th Framework Programme.
L’acronimo Mirsurg sta per Mid-Infrared Solid-State Laser Systems for Minimally Invasive Surgey.
Il suddetto progetto, coordinato da Valentin Petra del Max Born Institute di Berlino per l’Ottica non lineare e la Spettroscopia ultraveloce, inglobando in sé ricerche provenienti da nove differenti istituti europei, è focalizzato sullo sviluppo di una sorgente laser atta a rendere maggiormente fruibile, in termini economici e non, la neurochirurgia microinvasiva volta alla riduzione di masse tumorali a livello cerebrale. Il laser dovrebbe emettere una lunghezza d’onda pari a circa 6,45 micron e fornire potenzialmente un’elevata quantità di energia e media potenza per singolo impulso.
La profondità di penetrazione a tale lunghezza d’onda sarà rapportabile alle dimensioni della cellula (non pochi micrometri), il che permetterà di evitare danni nelle aree limitrofe durante l’asportazione del tessuto.
Precedenti studi svolti negli Stati Uniti per mezzo di laser ad elettroni liberi, i cosiddetti FELs, hanno scientificamente provato che la neurochirurgia eseguita alla lunghezza d’onda di 6,45 micron conduce ad eccellenti risultati. Ciascun laser genera radiazioni coerenti con elevatissima brillantezza. Per applicazioni relative alla biomedicina però i FELs non risultano pratici poiché relativi ad acceleratori eccessivamente voluminosi e poco economici. Di conseguenza si rivela necessario lo sviluppo di nuove tecnologie sostitutive dotate di sorgenti fotoniche allo stato solido compatte in modo da poter essere posizionate senza difficoltà alcuna su una comune superficie d’ausilio medico.
La strategia di fondo consiste nell’impiego di tecniche ottiche non lineari (OPO) in connubio con sorgenti laser di pompa ad infrarossi (circa 1-2 micron) e materiali innovativi al fine di ottenere un livello energetico senza precedenti (si stimano all’incirca 10mJ) vicino alla succitata lunghezza d’onda, ad una frequenza di ripetizione di 100 Hz (corrispondente ad una potenza media di 1W). Tale sistema fornirebbe un miglior controllo ed una maggiore accuratezza per la cura e la prevenzione della patologia sia a livello di una singola cellula che a livello di strutture cellulari via via più complesse a seconda delle forme d’impulso adoperate.
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A cura di Francesca Suriano, studentessa di Ingegneria al Politecnico di Torino