Un nuevo centro de investigación estudiará los sensores cuánticos biomédicos

Investigadores de la Universidad de Copenhague, la Universidad Técnica de Dinamarca y la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.) van a ganar un centro para estudiar cómo aplicar las leyes de la mecánica cuántica a los sensores para mejorar el diagnóstico y la prevención de enfermedades. El centro se ha creado gracias a una donación de la Novo Nordisk Foundation por valor de unos 22 millones de dólares.

“Los sensores se encuentran entre las tecnologías cuánticas más maduras y tienen el potencial de mejorar significativamente los diagnósticos médicos”, afirma Lene Oddershede, vicepresidenta senior de la Novo Nordisk Foundation.

Según la fundación danesa, los avances en la tecnología de sensores cuánticos han permitido registrar y medir pequeños cambios en el movimiento y los campos eléctricos y magnéticos mucho mejor que los sensores clásicos. Esta capacidad basada en la física cuántica ayuda a identificar señales débiles dentro del cuerpo, como impulsos electromagnéticos procedentes del sistema nervioso, el corazón o el cerebro. Se trata de información relevante que puede facilitar la detección precoz y la prevención de enfermedades.

En el nuevo Centro de Estudios de Sensores Cuánticos Biomédicos de Copenhague, los investigadores pretenden promover avances en el uso de estas tecnologías cuánticas de detección e imagen en diagnósticos médicos y tratamientos sanitarios. “Dinamarca cuenta con sólidas iniciativas en el campo de la detección cuántica y, con esta donación, queremos hacer posible acelerar el desarrollo de esta potente tecnología y llevarla de los laboratorios a las aplicaciones clínicas”, explica Oddershede.

El principal objetivo del nuevo centro de investigación es desarrollar y utilizar nuevos principios y técnicas de detección cuántica para diagnósticos biomédicos que puedan operar cerca y más allá de los límites cuánticos de sensibilidad, con plataformas ultrasensibles para la detección precoz de enfermedades, así como facilitar la investigación en profundidad de sistemas celulares a una escala y con una precisión sin precedentes.

En colaboración con hospitales y especialistas biomédicos, se pretende desarrollar nuevos métodos atómicos y cuánticos que puedan aplicarse a algunos de los problemas sanitarios más acuciantes, como el diagnóstico precoz de anomalías cardíacas y cerebrales y la detección de alteraciones metabólicas.

Ejemplos de investigación

La Universidad de Texas, por ejemplo, debe centrar su investigación en la lucha mundial contra la carencia de hierro, que afecta a cerca de la mitad de los niños del mundo, con efectos devastadores sobre la función cerebral a lo largo de toda la vida. Para ello, es necesario desarrollar una prueba muy precisa para evaluar la absorción de suplementos de hierro por bebés y niños pequeños. Sin embargo, esto sigue siendo muy caro y requiere una muestra de sangre muy grande. Con la aplicación de sensores cuánticos, los investigadores quieren trabajar con muestras más pequeñas para disponer de diagnósticos precisos y más accesibles.

Investigadores del Instituto Niels Bohr (NBI) de la Universidad de Copenhague están controlando los latidos del corazón de los fetos y realizando otros tipos de exámenes médicos delicados mediante sensores cuánticos. Los resultados ya se han publicado en la revista científica Nature Communications. Los sensores cuánticos pueden detectar todos los procesos vitales que implican pequeñas variaciones en los campos magnéticos y la conductividad de los tejidos. El reto que el grupo NBI ha ayudado a superar es distinguir las señales de interés de los distintos tipos de ruido.

La Universidad Técnica de Dinamarca trabajará con sensores experimentales ópticos y de estado sólido, incluido un microscopio cuántico que permitirá estudiar sistemas biológicos con un detalle sin precedentes.

La cantidad donada por la Fundación Novo Nordisk se aplicará a la primera fase de seis años del Centro de Estudios de Sensores Cuánticos Biomédicos de Copenhague. La financiación de la segunda fase se obtendrá en colaboración con la Fundación Pointsman. Según Allied Market Research, el mercado mundial de sensores cuánticos se valoró en 300 millones de dólares en 2022 y se espera que alcance los 1 110 millones de dólares en 2032, con una tasa de crecimiento anual compuesto del 14,07% en el periodo comprendido entre 2023 y 2032. Las principales oportunidades procederán precisamente del sector médico.