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Levitación acústica para introducir material genético en las células sin tocarlas

Científicos del ETH Zúrich desarrollan un sistema de manejo de pequeñas cantidades de materia sin contacto


Aunque los métodos de levitación suelen explotar principios ópticos, magnéticos o electrostáticos, científicos del centro ETH Zúrich de Suiza han desarrollado un prototipo de ‘levitador’ acústico que, aprovechando la presión de la radiación del sonido, permite manipular pequeñas cantidades de materia, llamadas “nodos”. El sistema podría tener aplicaciones en biología celular y en tecnologías de materiales.




Los investigadores controlan el movimiento de objetos levitando –en este caso, un palillo de dientes que va rotando - mediante la variación de las ondas acústicas de los módulos emisores. Imagen: Daniele Foresti. Fuente: ETH Zurich.
Los investigadores controlan el movimiento de objetos levitando –en este caso, un palillo de dientes que va rotando - mediante la variación de las ondas acústicas de los módulos emisores. Imagen: Daniele Foresti. Fuente: ETH Zurich.
Los métodos de levitación suelen explotar principios ópticos, magnéticos o electrostáticos para generar la fuerza que se requiere para contrarrestar la gravedad y mantener en el aire partículas, en general micrométricas o con propiedades físicas especiales.

Pero un equipo del centro ETH Zúrich‎ (Suiza) presenta esta semana en la revista PNAS un nuevo enfoque de levitación acústica que ofrece el control de la materia sin contacto con ella, de forma precisa y versátil. Además, no se requiere que las muestras tengan características especiales y su preparación es sencilla.

Los investigadores logran mantener en el aire y manejar “objetos redondeados con un diámetro de hasta cuatro milímetros, un tamaño que también se conserva en el ancho de objetos alargados, aunque estos, sin embargo, no tienen límite de longitud –solo el que marque el dispositivo–“, ha explicado a SINC Daniele Foresti, el primer autor del trabajo.

Usan la presión de la radiación acústica

El prototipo que ha creado el equipo consiste en un ‘levitador’ acústico, un generador de ondas y dos amplificadores controlables.

De esta forma, se establece un campo acústico entre una superficie emisora y un reflector. En medio se atrapan las pequeñas cantidades de materia en zonas relativamente estables denominadas nodos.

La técnica permite modular el campo 'levitatorio' en el espacio a lo largo del tiempo para mover y controlar con precisión estos nodos, proporcionando así un medio de transporte y manipulación simultánea de varios objetos.

“El secreto está en usar la presión de la radiación acústica, que por lo general es muy débil, así que elevamos la potencia acústica hasta los 160-165 decibelios”, indica Foresti.

Aplicaciones en biología y tecnología de materiales

El científico destaca las posibilidades de este dispositivo: “En biología, se podría usar en todas las aplicaciones en las que haya un número limitado de células disponibles y sea crítica la viabilidad celular, un momento en el que es útil el manejo sin contacto, además de que ofrecemos un enfoque independiente del sustrato”.

La ‘transfección’‎ o introducción de material genético externo en el ADN de las células se podría hacer de esta manera.

“Por otra parte, el método facilita que en el procesado de materiales ocurra un ‘subenfriamiento’ de las gotas que se están manipulando o fusionando, allanando el camino hacia un nuevo tipo de aleaciones”, añade el investigador. “Y en química, las reacciones que implican cambios de fase –como la encapsulación sólido-liquido– también se pueden beneficiar de esta técnica”, concluye.

Referencia bibliográfica:

Daniele Foresti, Majid Nabavi, Mirko Klingauf, Aldo Ferrari, Dimos Poulikakos. Acoustophoretic contactless transport and handling of matter in air. PNAS (2013). DOI: 10.1073/pnas.1301860110/-/DCSupplemental.

Martes, 16 de Julio 2013
SINC/T21
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