Cristales fotónicos empleados en tratamientos médicos

Photonic crystals used in medical treatments

La fotónica se ha estudiado por más de dos décadas con el fin de trabajar en la construcción, desarrollo y manipulación de la luz especialmente de estructuras cristalinas a escala nanométrica para ser empleadas en las telecomunicaciones, computación, celdas solares hasta biosensores, y demás aplicaciones que han sido de gran utilidad en la actualidad como lo es en la biomédica. Por esta razón, en el presente artículo, expone un estudio retrospectivo de los cristales fotónicos, con el propósito de dejar como precedente un estado del arte que manifieste los fundamentos teóricos, aplicativos de cristales fotónicos en tratamientos médicos. Así mismo, se expone de manera descriptiva y comparativa el estudio de los cristales fotónicos según la física desde la perspectiva electromagnética por medio de las leyes de maxwell con una visión macroscópica del comportamiento de los cristales fotónicos y desde el punto de vista de la optoelectrónica. Por último, se expresan conclusiones cualitativas de la implementación de cristales fotónicos en tratamiento médicos.

1. Introducción

Dentro de la investigación en Ciencias Naturales de los últimos tiempos los materiales que presentan una formación periódica en sus estructuras, se han convertido en el centro de interés para la comunidad científica, cabe resaltar que las estructuras que más se destacan son los materiales tanto electromagnéticos como acústicos y los cristales fotónicos como lo menciona Erik P, Navarro-Baron y colaboradores [1]. También se menciona que una de las características más sobresalientes de éstos materiales, es la forma en que controlan el uso de las ondas en su interior en cualquiera de los dos casos (electromagnética o acústica) “En el caso de los cristales fotónicos, destaca su capacidad de confinar las ondas de luz de ciertas frecuencias, esto debido a que la transmisión de un conjunto de frecuencias dentro del cristal está prohibida” [2]. Así pues, el campo de la nanotecnología ha experimentado un gran auge ya que pone en el mercado materiales y dispositivos formados por objetos pequeñísimos que ofrecen diversas propiedades [3]. Y más importante aún, es el hecho de que éste tipo de materiales tiene entre sus tantas aplicaciones su aporte a la Biomedicina para tratamiento médico, en el caso de los biosensores o detectores químicos como es mencionado en [4-7].

A continuación, se lleva a cabo una revisión sobre algunos de los principales actores implicados en el desarrollo de cristales fotónicos, es decir, estructuras cristalinas a la escala nano que responden a cierta periodicidad según su tipo y son capaces de limitar ondas de luz de cierta frecuencia, esto será explicado en el título 2; luego en el titulo 3 se habla de las principales aplicaciones de los cristales fotónicos en los que se mencionan las más comunes aplicaciones en la literatura y algunos de los fabricantes de cristales fotónicos; para el titulo 4 se propone retomar las bases desde la física que son fundamentales para la comprensión teórica de los principios y leyes que rigen el comportamiento de un haz de luz dentro de un cristal fotónico. Finalmente, en el título 5 se presenta información sobre la electrónica y la optoelectrónica que se usa como teoría de aplicación para la comprensión y predicción del comportamiento de un cristal fotónico. Esto a su vez lleva a mostrar algunas de las imágenes más sobresalientes con respecto a las aplicaciones en el área de la biomedicina.

Lo anterior, tiene como finalidad profundizar en el área de los cristales fotónicos para conocer las principales aplicaciones en la ciencia biomédica, sin obviar los principios físicos que rigen el comportamiento de éste tipo de materiales. Siendo la intencionalidad de este trabajo, la realización de un estado del arte sobre los cristales fotónicos para interesados en el área de la Bioingeniería y por qué no, la ciencia de materiales.