You are more transparent than you think - Sajan Saini

Tradutor: Revisora: Margarida Ferreira

It’s an increasingly common sight in hospitals around the world:

É uma visão cada vez mais comum em hospitais de todo o mundo:

a nurse measures our height, weight, blood pressure,

uma enfermeira mede a nossa altura, o peso, a tensão arterial

and attaches a glowing plastic clip to our finger.

e prende uma mola de plástico brilhante no nosso dedo.

Suddenly, a digital screen reads out the oxygen level in our bloodstream.

De repente, um ecrã digital lê o nível de oxigénio na nossa corrente sanguínea.

How did that happen?

Como é que isso acontece?

How can a plastic clip learn something about our blood…

Como é que uma mola de plástico pode descobrir algo sobre o sangue

without a blood sample?

sem uma amostra do mesmo?

Here’s the trick:

O segredo é este:

our bodies are translucent,

O nossos corpo é translúcido,

meaning they don’t completely block and reflect light.

o que significa que não bloqueia nem reflete a luz completamente.

Rather, they allow some light to actually pass through our skin,

Em vez disso, permite que um pouco de luz

passe através da pele, dos músculos e dos vasos sanguíneos.

muscles, and blood vessels.

Don’t believe it?

Não acreditam?

Hold a flashlight to your thumb.

Aproximem uma lanterna do vosso polegar.

Light, it turns out, can help probe the insides of our bodies.

A luz, ao que parece, pode ajudar a sondar o interior do nosso corpo.

Consider that medical fingerclip—

Consideremos essa mola de dedo médica,

it’s called a pulse oximeter.

chamada oxímetro de pulso.

When you inhale, your lungs transfer oxygen into hemoglobin molecules,

Quando inalamos, os pulmões transferem oxigénio para as moléculas de hemoglobina,

and the pulse oximeter measures the ratio of oxygenated to oxygen-free hemoglobin.

e o oxímetro de pulso mede a proporção

entre hemoglobina oxigenada e hemoglobina sem oxigénio.

It does this by using a tiny red LED light on one side of the fingerclip,

Faz isso, usando uma pequena luz vermelha LED num lado do oxímetro

and a small light detector on the other.

e um pequeno detetor de luz no outro lado.

When the LED shines into your finger,

Quando a luz LED brilha sobre o dedo,

oxygen-free hemoglobin in your blood vessels absorbs the red light

a hemoglobina sem oxigénio, presente nos vasos sanguíneos,

absorve a luz vermelha mais intensamente do que a equivalente oxigenada.

more strongly than its oxygenated counterpart.

So the amount of light that makes it out the other side

Assim a quantidade de luz que chega ao outro lado

depends on the concentration ratio of the two types of hemoglobin.

depende da concentração de cada tipo de hemoglobina.

But any two patients will have different-sized blood vessels in their fingers.

Mas os pacientes têm vasos sanguíneos de diferentes dimensões nos dedos.

For one patient, a saturation reading of ninety-five percent

Para um paciente, a saturação de 95%

corresponds to a healthy oxygen level,

corresponde a um nível de oxigénio saudável,

but for another with smaller arteries,

mas para outro com vasos sanguíneos mais pequenas,

the same reading could dangerously misrepresent the actual oxygen level.

a mesma leitura pode interpretar mal — perigosamente —

o nível de oxigénio real.

This can be accounted for with a second infrared wavelength LED.

Isso pode ser explicado com um segundo LED

Light comes in a vast spectrum of wavelengths,

A luz tem um vasto espetro de comprimentos de onda

and infrared light lies just beyond the visible colors.

e a luz infravermelha fica logo além das cores visíveis.

All molecules, including hemoglobin,

Todas as moléculas, incluindo a hemoglobina,

absorb light at different efficiencies across this spectrum.

absorvem a luz com rendimentos diferentes em todo esse espetro.

So contrasting the absorbance of red to infrared light

Assim, o contraste da absorção do vermelho com a luz infravermelha

provides a chemical fingerprint to eliminate the blood vessel size effect.

fornece uma impressão digital química

que elimina o efeito da dimensão dos vasos sanguíneos

Today, an emerging medical sensor industry is exploring all-new degrees

Hoje, uma indústria emergente de sensores médicos

está a explorar todos os novos graus de impressão digital química de precisão,

of precision chemical fingerprinting,

using tiny light-manipulating devices no larger than a tenth of a millimeter.

usando dispositivos minúsculos de manipulação de luz

com menos de um décimo de milímetro.

This microscopic technology,

Esta tecnologia microscópica, chamada fotónica integrada,

called integrated photonics,

is made from wires of silicon that guide light—

é feita de fios de silício que guiam a luz — como a água num cano —

like water in a pipe—

to redirect, reshape, even temporarily trap it.

para redirecioná-la, remodelá-la e até mesmo retê-la temporariamente.

A ring resonator device, which is a circular wire of silicon,

Um dispositivo ressonador em anel, que é um fio circular de silício,

is a light trapper that enhances chemical fingerprinting.

é um aparelho que capta a luz que melhora a impressão digital química.

When placed close to a silicon wire,

Quando colocado perto de um fio de silício,

a ring siphons off and temporarily stores only certain waves of light—

um anel retira e armazena temporariamente apenas certas ondas de luz,

those whose periodic wavelength fits a whole number of times

— aquelas cujo comprimento de onda periódico

se ajusta a um número inteiro de vezes ao longo da circunferência do anel.

along the ring’s circumference.

It’s the same effect at work when we pluck guitar strings.

É o mesmo efeito que funciona quando dedilhamos cordas da guitarra.

Only certain vibrating patterns dominate a string of a particular length,

Só certos padrões de vibração dominam uma corda de determinado comprimento,

para dar uma nota fundamental e as suas harmónicas.

to give a fundamental note and its overtones.

Ring resonators were originally designed

Os ressonadores de anel foram inicialmente concebidos

to efficiently route different wavelengths of light—

para guiarem eficazmente comprimentos de ondas de luz

each a channel of digital data—

— cada um deles um canal de dados digitais —

in fiber optics communication networks.

em redes de comunicação por fibra ótica.

But some day this kind of data traffic routing

Mas um dia, este tipo de orientação do tráfego de dados

may be adapted for miniature chemical fingerprinting labs,

pode vir a ser adaptado para laboratórios miniatura de impressão digital química,

on chips the size of a penny.

em “chips” do tamanho de um cêntimo.

These future labs-on-a-chip may easily, rapidly,

Esses futuros “laboratórios-num-chip”, podem detetar,

and non-invasively detect a host of illnesses,

de modo fácil, rápido e não invasivo, uma série de doenças,

by analyzing human saliva or sweat in a doctor’s office

analisando a saliva ou o suor humanos no consultório de um médico

or the convenience of our homes.

ou no conforto da nossa casa.

Human saliva in particular

A saliva humana, em particular,

mirrors the composition of our bodies’ proteins and hormones,

reflete a composição das proteínas e das hormonas do nosso corpo

and can give early-warning signals for certain cancers

e pode dar sinais de deteção precoce para determinados cancros

and infectious and autoimmune diseases.

e doenças infecciosas e autoimunes.

To accurately identify an illness,

Para identificar com rigor uma doença

labs-on-a-chip may rely on several methods,

os laboratórios-num-chip podem basear-se em vários métodos,

including chemical fingerprinting,

incluindo a impressão digital química,

to sift through the large mix of trace substances in a sample of spit.

para filtrar a grande mistura de substâncias numa amostra de saliva.

Various biomolecules in saliva absorb light at the same wavelength—

Várias biomoléculas da saliva absorvem a luz no mesmo comprimento de onda

but each has a distinct chemical fingerprint.

mas cada uma tem uma impressão digital química diferente.

In a lab-on-a-chip, after the light passes through a saliva sample,

Num laboratório-num-chip,

depois de a luz passar por uma amostra de saliva,

a host of fine-tuned rings

cada um de uma série de anéis sintonizados

may each siphon off a slightly different wavelength of light

pode retirar um comprimento de onda de luz ligeiramente diferente

and send it to a partner light detector.

e enviá-lo para um detetor de luz acoplado.

Together, this bank of detectors will resolve

Em conjunto, esse banco de detetores

determinará a impressão digital química acumulada da amostra.

the cumulative chemical fingerprint of the sample.

From this information, a tiny on-chip computer,

A partir dessa informação, um minúsculo computador num chip,

containing a library of chemical fingerprints for different molecules,

contendo uma biblioteca de impressões digitais químicas

may figure out their relative concentrations,

para moléculas diferentes

pode descobrir as suas concentrações relativas

and help diagnose a specific illness.

e ajudar a diagnosticar de uma doença específica.

From globe-trotting communications to labs-on-a-chip,

De comunicações que percorrem o mundo a laboratórios-num-chip,

humankind has repurposed light to both carry and extract information.

a Humanidade adaptou a luz para carregar e extrair informações.

Its ability to illuminate continues to astonish us with new discoveries.