Los científicos desarrollan un nuevo proceso termofluídico para aplicaciones lab-on-a-chip
Esto permitirá encontrar soluciones innovadoras para la nanotecnología, la manipulación de líquidos en sistemas en espacios diminutos o en el campo del diagnóstico.
Investigadores de la Universidad de Leipzig han conseguido mover a voluntad cantidades minúsculas de líquido calentando a distancia agua sobre una lámina metálica con un láser. Las corrientes generadas de este modo pueden utilizarse para manipular e incluso capturar objetos diminutos. Esto permitirá encontrar nuevas soluciones innovadoras para la nanotecnología, la manipulación de líquidos en sistemas en espacios minúsculos, o en el campo del diagnóstico, al hacer posible la detección de las concentraciones más pequeñas de sustancias con nuevos tipos de sistemas de sensores. En un artículo publicado recientemente en "Nature Communications", se describe cómo se logró esto.
Ilustración de una nanopartícula de oro atrapada cerca de una superficie de oro calentada localmente por fuerzas hidrodinámicas y de van der Waals.
Martin Fränzl, Universität Leipzig
La generación de flujo es importante a todas las escalas: para transportar fluidos en tuberías, nutrientes en vasos sanguíneos o sustancias químicas en sistemas microfluídicos para el procesamiento y el análisis químico. En casi todos estos casos, el flujo es el resultado de una diferencia de presión que impulsa el fluido a través de estos canales. Estos flujos incontrolados no son muy útiles cuando se trata de mover objetos en solución, como en la producción de nuevos materiales funcionales, o de transportar cantidades ínfimas de material a elementos sensores diminutos y muy sensibles. "Todos ellos mueven los objetos a la misma velocidad a lo largo de las paredes del recipiente, y por eso es difícil en microfluídica llevar moléculas a elementos sensoriales o ensamblar objetos utilizando estos flujos", dijo Martin Fränzl, que trabajó en el proyecto como investigador de doctorado.
Martin Fränzl y el profesor Frank Cichos han descubierto ahora que pueden generar flujos de fluidos muy intensos incluso en los canales más pequeños calentando una película metálica muy fina en un lado del canal con un rayo láser enfocado. Los flujos se originan en una capa líquida ultrafina situada a unos pocos nanómetros por encima de la superficie del metal y mezclan el líquido en el canal con un patrón de flujo específico. Fränzl midió este patrón de flujo utilizando nanopartículas como trazadores. Los científicos no sólo han conseguido explorar el origen de estas corrientes, sino que también han demostrado que pueden capturar, separar o transportar nanoobjetos combinando inteligentemente las corrientes y controlando otras fuerzas a distancia mediante láser.
"Esto es fascinante", dijo Fränzl, "porque nos permite controlar cómo se mueven los objetos y los fluidos a nanoescala sin mover todo el fluido en los canales". En un proyecto conjunto de Transregio y el Centro de Investigación Colaborativa 102 de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg y la Universidad de Leipzig ya se están utilizando métodos similares para estudiar la formación de agregados de proteínas implicados en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.
Ambos investigadores están especialmente interesados en combinar estos termofluidos accionados por láser con técnicas de aprendizaje automático para crear nanofábricas inteligentes automatizadas -para la fabricación a nanoescala, la manipulación programada de materiales y las tecnologías de sensores- que optimicen y se adapten a los nuevos requisitos en función de la información que recojan.
"Creemos que la termofluídica nos ayudará a desarrollar nuevas tecnologías y soluciones que pueden ser muy útiles para nuevos proyectos de colaboración como la iniciativa µChem, que combina la física, la química, la bioquímica y la inteligencia artificial en microentornos", ha declarado el profesor Detlev Belder, del Instituto de Química Analítica de la Facultad de Química y Mineralogía de la Universidad de Leipzig. Esto abre el camino a las aplicaciones lab-on-a-chip".
El método se ha desarrollado en colaboración con b-ACTmatter, el Centro Interfacultativo para la Materia Bioactiva, financiado por el programa federal STARK. STARK se creó para promover el proceso de transformación en las regiones carboníferas. b-ACTmatter pretende desarrollar nuevos materiales y tecnologías que contribuyan a un desarrollo innovador, sostenible y circular de la economía.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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