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    El experimento de la burbuja espacial podría conducir a exámenes de detección tempranos de cáncer más efectivos

    Estación Espacial Internacional. Crédito:NASA

    Los investigadores que estudian cómo se forman y funcionan las burbujas están enviando un experimento autónomo en el espacio.

    El estudio, dirigido por Tengfei Luo, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Notre Dame, será iniciado por los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS). Utilizando resultados en tiempo real enviados a la Tierra para su análisis, Luo y su equipo esperan obtener una mejor comprensión fundamental de cómo se forman las burbujas, crecen y se desprenden de superficies sólidas con diferentes características a nanoescala.

    Esta información podría mejorar las capacidades de diagnóstico de enfermedades potencialmente mortales, incluidos ciertos cánceres.

    "Lo que estamos viendo en paralelo a la investigación que se está llevando a cabo en la ISS es cómo usar estas burbujas para la detección del cáncer en etapas tempranas, cuando las células cancerosas aún se encuentran en concentraciones muy bajas, ", Dijo Luo." Nuestro método es un método potencial para aumentar la sensibilidad y mejorar la detección temprana del cáncer ".

    En un estudio de 2020 publicado en Interfaces de materiales avanzados , Luo utilizó con éxito el calentamiento por láser para generar burbujas en una solución que contiene moléculas biológicas. Los investigadores descubrieron que podían atraer esas biomoléculas a la burbuja y depositarlas en la superficie. creando una "isla altamente concentrada". Los hallazgos podrían influir en el desarrollo futuro de diagnósticos altamente sensibles, que es el tema de un estudio en el que Luo está trabajando con fondos de la National Science Foundation.

    Varios factores en competencia pueden influir en la dinámica de las burbujas:gravedad, que afecta la flotabilidad de una burbuja; la interfaz de la burbuja y una superficie sólida, o fuerza capilar; y la minimización de la tensión superficial debido a que la burbuja intenta ser esférica en el líquido. El experimento de Luo a bordo de la ISS probará cómo se comportan las burbujas en ausencia de gravedad.

    "Una pregunta que nos gustaría responder es:sin la influencia de la flotabilidad, ¿Cómo impactan los otros dos factores en la dinámica de las burbujas? ”, dijo Luo.

    El comportamiento de las burbujas es clave cuando se utilizan para recopilar biomarcadores para la detección temprana del cáncer. "Queremos que la burbuja permanezca en la superficie el mayor tiempo posible para que pueda recoger más biomoléculas en una solución". ", dijo." Si se vuelve demasiado grande, se desprenderá, por lo que queremos saber cómo diseñar la geometría de la superficie, utilizando nanoestructuras en la superficie para optimizar la fuerza capilar y mantener la burbuja en la superficie durante un período de tiempo más largo. Sabemos que la flotabilidad es un factor importante y puede evitar que una burbuja crezca demasiado antes de que se desprenda. por eso pensamos en mirar un entorno donde no hay gravedad para permitirnos dilucidar la física fundamental ".

    Luo recibió fondos del Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio y comenzó a trabajar en el proyecto ISS en 2018. pero encontré una serie de retrasos, incluido el aplazamiento debido a la pandemia de COVID-19.

    Para el experimento, necesitaba un dispositivo que pudiera crear una burbuja y registrar imágenes y lecturas del comportamiento de la burbuja sin el uso de un láser, que habría costado 2 millones de dólares adicionales, y sin biomoléculas, cuales, en el espacio, puede crear una preocupación de riesgo biológico. "Así que nos centramos en los aspectos fundamentales, "Dijo Luo.

    Trabajando con Space Tango, una empresa especializada en el diseño y construcción de hardware automatizado de tecnología y salud para su uso en el espacio, la investigación de Notre Dame se instalará en la ISS en junio.

    La investigación está alojada en un pequeño cubo, conocido como CubeLab, que está equipado con cuatro compartimentos de fluidos, capacidades térmicas para calentar la solución, y una cámara que capturará y enviará imágenes de cada compartimento casi en tiempo real. Luo y su equipo también recibirán lecturas de temperatura y presión, así como valores de potencia de calefacción.

    "Compararemos esos hallazgos con lo que ya sabemos sobre la dinámica de las burbujas en la Tierra, dándonos una mejor comprensión de los roles que desempeñan las diferentes fuerzas de los fluidos, "Dijo Luo.

    El experimento se llevará a cabo durante aproximadamente tres semanas a bordo de la ISS.


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