Een goedkope, biocompatibel wit poeder dat oplicht bij verhitting, kan worden gebruikt voor niet-invasieve bewaking van de temperatuur van specifieke organen in het lichaam. Tohoku University-wetenschappers voerden voorlopige tests uit om de toepasbaarheid van dit concept aan te tonen en publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

Thermometers meten de temperatuur aan het lichaamsoppervlak, maar clinici moeten de lichaamstemperatuur van sommige ernstig zieke patiënten kunnen controleren en beheersen, zoals na hoofdletsel of hartaanvallen. Tot nu, dit wordt meestal gedaan door een klein buisje in het hart en de bloedvaten te steken. Maar wetenschappers zijn op zoek naar minder invasieve middelen om de temperatuur vanuit het lichaam te controleren.

Toegepast fysicus Takumi Fujiwara van Tohoku University en collega's in Japan onderzochten het potentieel van een wit poeder genaamd zirkonia voor dit doel.

Zirconia is een synthetisch poeder dat gemakkelijk toegankelijk is, chemisch stabiel, en niet giftig. Bij verhitting, zijn kristallen worden opgewonden, elektronen vrijgeven. Deze elektronen recombineren vervolgens met 'gaten' in de moleculaire kristalstructuur, een proces dat ervoor zorgt dat de kristallen licht uitstralen, of luminesceren. Vanwege de gunstige eigenschappen van dit materiaal voor gebruik in het menselijk lichaam, de wetenschappers wilden testen of de luminescentie ervan kon worden gebruikt voor het bewaken van de temperatuur.

Het team verwarmde zirkonia onder een ultraviolette lamp, en ontdekte dat naarmate de temperatuur van zirkonia steeg, zijn luminescentie geïntensiveerd. Hetzelfde gebeurde toen een nabij-infrarood laserlicht op het materiaal scheen. Dit toonde aan dat zowel warmte als licht kunnen worden gebruikt om luminescentie in zirkoniumoxide te induceren.

De wetenschappers toonden vervolgens aan dat de luminescentie van zirkoniumoxide zichtbaar was met het blote oog wanneer het achter een stuk bot werd geplaatst en belicht met een nabij-infraroodlaser.

Samen, de demonstraties suggereren dat zirkonia mogelijk de interne lichaamstemperatuur kan controleren door het te injecteren en vervolgens een nabij-infrarood laserlicht op een gerichte locatie te laten schijnen, zoals de hersenen. De intensiteit en levensduur van de luminescentie van het materiaal is afhankelijk van de omgevingstemperatuur.

"Hoewel deze fundamentele studie een aantal belangrijke problemen onopgelost laat, dit werk is een nieuwe en veelbelovende toepassing van [synthetische lichtgevende stoffen] in de medische wereld, " concluderen de onderzoekers. In de toekomst, de onderzoekers hopen een methode te ontdekken die de golflengte van luminescentie van zirkonia in het gebied van rood naar bijna-infrarood maakt, omdat dit zorgt voor een betere doorlaatbaarheid voor menselijke weefsels; dus, zodat er duidelijkere informatie kan worden verkregen.