Βρέθηκε ο τρόπος για φθηνότερα λέιζερ;
Οι επιστήμονες εκμεταλλεύονται την ηλιακή ενέργεια για τα ιατρικά λέιζερ

Από σελίδα των ABC News, 27 Σεπτεμβρίου 2002

Οι δερματολόγοι επί χρόνια προειδοποιούν ότι η έκθεση σε δυνατό ήλιο χωρίς επαρκή προστασία, θα μπορούσε να οδηγήσει στο μελάνωμα, ή τον καρκίνο του δέρματος. Αλλά πιθανώς κάποια ημέρα, αν μερικές τέτοιες ακτίνες χρησιμοποιηθούν, μπορεί πραγματικά να βοηθήσουν ώστε να θεραπευθεί ο καρκίνος.

Μια ομάδα επιστημόνων, στο Πανεπιστήμιο Ben-Gurion (BGU) του Negev του Ισραήλ, έχει πειραματιστεί με την ιδέα της μετατροπής της μεγαλύτερης πηγής φωτός της Γης σε φτηνό και αποδοτικό ιατρικό λέιζερ, που θα μπορούσε να ξεριζώσει τους κακοήθεις όγκους.

Ο Jeffrey Μ. Gordon, ένας καθηγητής της περιβαλλοντικής φυσικής και ενέργειας, στο BGU, και επικεφαλής ερευνητής του προγράμματος, λέει ότι αυτή η ιδέα του ήρθε το 1998 όταν παρατήρησε πώς "η υπερβολική τιμή των χειρουργικών λέιζερ" τα έκανε μη προσιτά σε πολλά νοσοκομεία . Η ρίζα του προβλήματος, λέει, είναι ότι τα περισσότερα ιατρικά λέιζερ απαιτούν σύνθετα -- και ακριβά -- μέσα που παράγουν μεγάλης έντασης φως. Αλλά αρκετή από εκείνη την φωτεινή ενέργεια δεν απαιτείται σε ορισμένους τύπους ιατρικών διαδικασιών.

"Ψάχναμε τότε για μια εναλλακτική λύση στα λέιζερ," λέει ο Gordon. "Η εξαιρετικά-φωτεινή, απέραντη ενεργειακή πυκνότητα, πηγή φωτός ταιριάζει μοναδικά στη φωτοθερμική χειρουργική επέμβαση και τις παρόμοιες ιατρικές διαδικασίες."

Και η απάντηση για τον Gordon και την ομάδα του ήλθε κυριολεκτικά από τον καθαρό ουρανό.

Φωτεινό σημείο

"Το φως του ήλιου μπορεί να είναι μοναδικά κατάλληλο για χειρουργική χρήση επειδή μπορεί να συγκεντρωθεί", έγραψε ο Gordon στο Applied Physics Letters στο οποίο μετέφερε λεπτομέρειες των πιο πρόσφατων πειραμάτων της ομάδας BGU.

Στην καρδιά του πειραματικού συστήματος τους είναι ένας παραβολικός καθρέφτης που έχει μέγεθος 20 εκατοστόμετρα. Ο παραβολικός αυτός καθρέφτης συλλέγει το φως του ήλιου και συγκεντρώνει τις ακτίνες πάνω σε έναν μικρό επίπεδο καθρέφτη που αιωρείται πάνω από το κέντρο του πιάτου.

Ο επίπεδος καθρέφτης ανακλά τη συγκεντρωμένη ενέργεια του φωτός σε ένα καλώδιο οπτικών ινών πλάτους 1 mm, το οποίο μπορεί να μεταφέρει το φως μέχρι 100 μέτρα μακριά με πολύ μικρή απώλεια ενέργειας. Στο άλλο άκρο τώρα του  καλωδίου οπτικών ινών, το φως μπορεί να κατευθυνθεί επάνω σε οποιοδήποτε στόχο --  παραδείγματος χάριν κατά ενός καρκινώδους τμήματος του νεφρού ενός ασθενή..

Ψήνοντας κοτόπουλα φτηνά

Σύμφωνα με τον Gordon, η αρχική απόδοση της εγκατάστασης είναι "άριστη". Όπως αναφέρεται στο περιοδικό Applied Physics Letters, το λέιζερ με ηλιακή τροφοδοσία ήταν σε θέση να δώσει περίπου ισχύ 5-8 watt, παρόμοια με αυτή που μερικά συμβατικά ιατρικά λέιζερ μπορούν να δώσουν.

Και στις αρχικές δοκιμές πάνω σε ζωικό ιστό -- φρέσκα στήθη και συκώτια κοτόπουλου -- ο Gordon λέει ότι η συσκευή εμφανίζεται να λειτουργεί σαν ένα ιατρικό λέιζερ.

"Έχουμε 'σκοτώσει' έως αρκετά κυβικά εκατοστόμετρα συκωτιού του κοτόπουλου μέσα σε μερικά λεπτά της ώρας, με μόνο μερικά watt ακτινοβολημένης ισχύος", λέει ο ίδιος.

Τι περισσότερο, λέει ο Gordon, χρειαζόμαστε από μια τέτοια συσκευή που χρησιμοποιεί μια σχετικά ανέξοδη τεχνολογία.

"Βασισμένος σε συνομιλίες που είχα με τους κατασκευαστές, θα εκτιμούσα ότι εάν αυτό το ηλιακό μοντέλο χειρουργικών επεμβάσεων θα μπορούσε να παραχθεί μαζικά, έχει τη δυνατότητα να κοστίσει γύρω στα 1.000 € ανά μονάδα", λέει. Για σύγκριση, λέει ότι τα παραδοσιακά ιατρικά λέιζερ μπορούν να κοστίσουν μέχρι και 150.000€.

"Υπάρχουν πολλά μέρη στον κόσμο και χώρες -- Νοτιοανατολική Ασία, Κίνα, Ινδία, Νότια Αμερική -- που δεν μπορούν να αντέξουν οικονομικά, την παραδοσιακή, οπτική ινών λέιζερ", λέει ο Gordon. "Έχουμε κατακλυσθεί από τον αριθμό των ενδιαφερόμενων μερών."

Σύννεφα θύελλας

Αλλά όμως άλλοι επιστήμονες δεν θεωρούν ότι το ηλιακά - τροφοδοτημένο λέιζερ BGU, έχει ένα εγγυημένο ρόδινο μέλλον.

Ο Δρ Richard Gregory, ένας πλαστικός χειρούργος και γραμματέας της Αμερικανικής Εταιρείας για την Ιατρική και τη Χειρουργική Επέμβαση με Λέιζερ, δεν έχει δει τη συσκευή στην πράξη. Αλλά βασισμένος σε αυτό που φαίνεται στην δημοσιευμένη έρευνα, ο Gregory έχει διάφορες ανησυχίες πέρα από τη συσκευή.

"Ο ήλιος δεν είναι πραγματικά μια αξιόπιστη πηγή ενέργειας", λέει ο Gregory. "Σημαίνει ότι δεν θα μπορούσατε να λειτουργήσετε τη νύχτα ή κατά τη διάρκεια μιας νεφελώδους ημέρας".

Ο Gregory σημειώνει επίσης από την έρευνα πως τα ηλιακά λέιζερ φαίνονται να έχουν πολλές περιορισμένες χρήσεις.

"Το μόνο που κάνουν είναι να αφαιρούν  -- καίγοντας -- τον ιστό ", λέει ο Gregory. "Χρησιμοποιούμε μερικές φορές ένα λέιζερ για αυτό το λόγο, αλλά αυτό το κάνουμε ακριβώς επειδή είναι πρακτικό". Θεωρεί ότι άλλα, παραδοσιακά εργαλεία -- μικροσκοπικά  χειρουργικά εργαλεία που χρησιμοποιούν μικρές εκπομπές ηλεκτρικής ενέργειας -- θα μπορούσαν πιθανώς να προσφέρουν τα ίδια αποτελέσματα.

Και φυσικά, οι τεχνολογικές πρόοδοι γίνονται για να κάνουν ορισμένους τύπους ιατρικών λέιζερ πολύ φτηνότερα, από την σημερινή τομή των 50.000€, και μάλιστα ευκολότερα διαθέσιμα, συνεχίζει.

Ο Gordon αναγνωρίζει ότι η ηλιακή συσκευή λέιζερ έχει διάφορους περιορισμούς όταν συγκρίνονται με τα παραδοσιακά ιατρικά λέιζερ. Και αυτός είναι επίσης ο πρώτος που αναγνωρίζει ότι η συσκευή είναι μακριά από το να σώσει ανθρώπινες ζωές.

Ακόμα, ο Gordon και η ομάδα του προχωράνε μακριά με την έρευνά τους. Δουλεύουν με τους γιατρούς από το Ιατρικό Κέντρο Soroka του BGU, για να αναπτύξουν τα πρωτόκολλα που απαιτούνται για να δοκιμάσουν τη συσκευή στα ζωντανά ζώα των εργαστηρίων. Ο Gordon ελπίζει να αρχίσει σύντομα πειράματα που να περιλαμβάνουν τα όργανα με κακοήθεις όγκους στους αρουραίους.

Ένα δίκτυο φωτός;

Και ενώ αυτή η συσκευή μπορεί να χρειαστεί  λίγα χρόνια για να αναπτυχθεί, ο Gordon σημειώνει ότι η συσκευή έχει ήδη χρησιμοποιηθεί αλλά για μη ιατρικά πειράματα.

Στο Πανεπιστήμιο Drexel στη Φιλαδέλφεια, παραδείγματος χάριν, οι ηλιακές συσκευές συλλογής BGU είναι μέρος ενός ερευνητικού προγράμματος για να αναπτυχθεί μικρότερο, αλλά αποδοτικότερα σύστημα, για να μετατρέψει το φως του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια. Σε αυτό το πείραμα, μια σειρά 20 έως 25 συγκεντρώσεως του φωτός πάνω σε καθρέφτες, θα μπορούσε ίσως να παραγάγει μέχρι και 150 watt ισχύος.

Ο Agami Reddy, ένας συνεργαζόμενος καθηγητής της Αστικής και Αρχιτεκτονικής Εφαρμοσμένης Μηχανικής στο Drexel, λέει ότι συνδυάζοντας μαζί τέτοιες μικρές σειρές θα μπορούσαν να είναι ιδανικά για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στα αγροτικά απομονωμένα μέρη.

Αλλά ακόμα και εκείνα τα ηλεκτρικά πειράματα θέλουν ακόμα πολλούς μήνες εργασίας για να βρεθούν οποιωνδήποτε αποτελέσματα.