L'IIS La Fe participa en el desenvolupament de materials intel·ligents impresos en 3D

Desenvolupar metasuperfícies intel·ligents reconfigurables impreses en 3D per destruir tumors de manera molt més focalitzada -a nivell histològic- sense danyar els teixits sans adjacents, aconseguint així un tractament molt menys agressiu per a les persones diagnosticades amb càncer. Aquest és un dels objectius del projecte Metasmart, una iniciativa liderada per l'empresa valenciana DAS Photonics i en què participen investigadors i investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), juntament amb AIMPLAS, ISTEC i l'Institut de Recerca Sanitària La Fe (IIS La Fe). El projecte està finançat per l'Agència València de la Innovació.

Segons expliquen des del Centre de Tecnologia Nanofotònica (NTC) de la UPV, les metasuperfícies amb estructures artificials dissenyades per manipular ones de diferent naturalesa. "Són materials les propietats dels quals podem crear a la carta, cosa que ens permet, per exemple, controlar ones acústiques o ones electromagnètiques a tot l'espectre. El seu potencial és enorme, en múltiples camps, com el de la biomedicina i, més concretament, en teràpies contra el càncer, però també en altres sectors, com el de les telecomunicacions", afegeix Carlos García Meca, director de recerca de DAS Photonics, spin off de la UPV. Tot i això, les tècniques actuals de fabricació d'aquestes metasuperfícies fan que estiguin lluny encara de poder ser aplicades a l'entorn industrial. I aquest és un altre dels grans reptes a què respon el projecte Metasmart.

"Volem revolucionar el camp de les metasuperfícies mitjançant la investigació de nous processos de producció basats en tècniques de fabricació additiva (impressió 2D multicapa de materials funcionals, impressió 3D i 4D) versàtils, precises i barates. Utilitzant la impressió 3D estalviarem material, serem més respectuosos amb el medi ambient, la capacitat de prototipat serà més alta, podrem deslocalitzar-ne la producció. Serà un abans i un després en el desenvolupament i l'aplicació d'aquests materials" apunta Sergio Lechago, investigador de DAS Photonics.

Destrucció de tumors

Gràcies als avanços mèdics i tecnològics, en les darreres dècades, l'esperança de vida dels pacients diagnosticats amb càncer és cada vegada superior. Aquest increment vital té un peatge per a molts dels pacients de càncer, que sol ser molt alt pel que fa a la qualitat de vida (tant a nivell físic com psicològic) pels agressius efectes secundaris que tenen molts d'aquests tractaments.

Noé Jiménez, investigador de l'Institut d'Instrumentació per a Imatge Molecular (I3M), centre mixt de la Universitat Politècnica de València i el Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), explica que els tractaments actuals per ablació tèrmica afecten no només la zona tumoral, sinó també els teixits sans que envolten el tumor. "El que busquem amb aquestes metasuperfícies és destruir-ho mecànicament. En aquesta modalitat, els ultrasons actuaran com un martell, picant cèl·lula a cèl·lula, produint una lesió molt focalitzada i amb les vores molt delimitades, a nivell histològic, per la qual cosa no es farien malbé els teixits sans", destaca Jiménez.

En aquest sentit, César David Vera Donoso, facultatiu del Servei d'Urologia de l'Hospital La Fe de València i director del Grup de Recerca NITIUV de l'IIS La FE que lidera l'aplicació clínica final, destaca que la medicina i la tecnologia del futur han de ser capaços no només de curar malalties, sinó de generar el menor impacte possible en el pacient amb teràpies cada cop menys agressives i mínimament invasives.

"Amb aquesta idea a la ment, la tecnologia plantejada a Metasmart generarà solucions concretes basades en l'ús de metasuperfícies, inicialment per al tractament del càncer de pròstata. Com que és el tumor més freqüent en homes a tot el món, la histotripsia com a tractament focal en els pacients amb càncer localitzat pretén aconseguir un tractament curatiu que s'incorpori a les possibilitats que tenim actualment, evitant al pacient els efectes secundaris d'altres tècniques com la radioteràpia o la termoablació. Això permetria tractar un nombre molt important de malalts afectes de càncer de pròstata", destaca Dr. Vera Donoso.

Millors comunicacions sense fil

El projecte Metasmart planteja també el disseny i el desenvolupament de metasuperfícies electromagnètiques 3D reconfigurables capaces de manipular els fronts d'ona radiats. La seva aplicació permetrà millorar i optimitzar les comunicacions sense fil de dades en diferents bandes de freqüències, evitant interferències i caigudes de cobertura. "En aquest camp, aquestes metasuperfícies contribuirien a millorar el rendiment de les torres de comunicació, en primer lloc, i en darrer terme, a optimitzar les nostres comunicacions", destaca Ana Díaz, investigadora de l'NTC de la Politècnica de València.

La investigadora del NTC assenyala, a més, que aquestes metasuperfícies podrien integrar-se també a taules, parets, etc. de les llars, empreses, etc. creant un entorn intel·ligent que reduiria al mínim les possibilitats que, per exemple, una trucada es talli o caigui la connexió a la xarxa, etc.

Projecte amb millor valoración

Des d'AIMPLAS, Institut Tecnològic del Plàstic, s'investigarà en les tecnologies de processament multicapa 2D i 3D per al desenvolupament de metasuperfícies tant acústiques com electromagnètiques. Mentrestant, el treball de l'equip d'ISTEC se centrarà en l'anàlisi de les aplicacions al camp de les comunicacions, la definició de requisits i la validació dels prototips.

Dentre el centenar de propostes presentades per a la convocatòria de 'Projectes Estratègics de Cooperació' de l'Agència València de la Innovació, METASMART va ser el que va obtenir la millor valoració de tota la convocatòria. "És una iniciativa que, a més, mostra el potencial industrial de la Comunitat Valenciana per arribar a solucions eficients i amb aplicacions en camps que ens afecta a tots, com ara el de la salut o les comunicacions", conclou Carlos García Meca.

El projecte va començar el setembre de l'any passat i s'acabarà a finals del 2024.