I ricercatori di Skoltech e dell’Università del Texas Medical Branch (USA) hanno dimostrato come l’optoacustica possa essere usata per monitorare il contenuto d’acqua della pelle, una tecnica che è promettente per applicazioni mediche come la gestione dei traumi dei tessuti e in cosmetologia. Il documento che delinea questi risultati è stato pubblicato nel Journal of Biophotonics.

Troppa o troppo poca acqua nei tessuti della pelle può essere un segno di vari problemi di salute, come un edema (gonfiore causato da accumulo di liquidi) o disidratazione, che può anche avere impatti cosmetici. In questo momento, metodi elettrici, meccanici e spettroscopici possono essere utilizzati per monitorare il contenuto di acqua nei tessuti, ma non esiste una tecnica accurata e non invasiva che fornisca anche un’alta risoluzione e una significativa profondità di sondaggio necessarie per potenziali applicazioni cliniche.

Sergei Perkov dello Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials e i suoi colleghi hanno deciso di verificare se il metodo optoacustico può essere utilizzato per questo scopo. Nel monitoraggio optoacustico, il tessuto viene irradiato con luce pulsata, che provoca l’espansione termoelastica del bersaglio che assorbe questa luce, e questo bersaglio può essere rilevato nei segnali ad ultrasuoni. In studi precedenti, la spettroscopia optoacustica ha dimostrato di rilevare l’emoglobina, la melanina e l’acqua, e il team ha deciso di scoprire se questo metodo può essere utilizzato sia su modelli di tessuto che in vivo sulla pelle reale.

“La tecnica OA è sicura per le applicazioni cliniche perché la quantità di energia assorbita dal tessuto biologico che è necessaria per il rilevamento del segnale è relativamente piccola. Il vantaggio della tecnica OA rispetto ad altri metodi ottici è che abbiamo bisogno di fornire energia laser solo in una direzione – l’assorbitore, e dopo di che rileviamo un segnale ad ultrasuoni generato che non si attenua molto nei tessuti biologici, mentre per rilevare il segnale utilizzando metodi ottici, un fascio di luce deve propagarsi all’assorbitore e indietro (o attraverso l’intera parte del corpo)”, dice Dmitry Gorin, un professore Skoltech e coautore del documento.

I ricercatori hanno costruito “fantasmi di pelle” a due strati di gelatina e latte e hanno costruito alcuni di essi per simulare il gonfiore sotto lo strato superiore di “epidermide”, usando l’acqua. Hanno anche testato il loro rivelatore optoacustico su polsi umani senza edema. I dati che hanno ottenuto erano in buon accordo con i dati pubblicati in precedenza sul contenuto di acqua della pelle, e il team è stato in grado di identificare le lunghezze d’onda ottimali per il monitoraggio del contenuto di acqua.
In seguito, il team prevede di condurre esperimenti simili in vivo su edema reale e di aumentare il numero di diverse lunghezze d’onda utilizzate per la generazione del segnale OA per cercare di quantificare la quantità di acqua in diversi strati della pelle. Questo lavoro continuerà in collaborazione con il professore di UTMB Galveston Rinat Esenaliev.