Los cristales líquidos, muy parecidos a los que forman estas palabras en los monitores de las computadoras, podrían sintonizarse para combatir las bacterias o destruir la electrónica comprometida al reaccionar a los cambios sutiles en su entorno con pequeños, dosis medidas de líquidos o sólidos.
Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado películas y gotitas de cristal líquido que pueden contener una amplia gama de "microcargas" hasta que su liberación es indicada por el calor corporal o un rayo de luz o incluso la estela de microorganismos nadadores.
El truco está en aprovechar la forma en que se pueden organizar los cristales líquidos, como describen hoy en la revista Nick Abbott, profesor de ingeniería química y biológica de UW-Madison, y miembros de su laboratorio Naturaleza .
"En un líquido típico, como el agua, las moléculas están todas revueltas. Un cristal líquido también es un líquido, pero las moléculas se alinean. Y se alinean en distancias muy largas, siempre que 100, 000 longitudes moleculares, "Dice Abbott." El hecho de que se alineen así da lugar a propiedades mecánicas, lo que llamamos elasticidad. Estamos manipulando esa elasticidad ".
En una pantalla de cristal líquido como una pantalla de televisión, la orientación del cristal líquido se cambia aplicando un campo eléctrico. Las diferentes orientaciones cambian los colores y las formas de la pantalla. La innovación de Abbott aprovecha las películas de cristal líquido de sensibilidad similar.
"Dentro de la película, hemos puesto gotitas que contienen algún agente activo. Tienen un tamaño de aproximadamente un micrómetro, una pequeña piscina de agua, ", dice." Puede atrapar estas gotas dentro de la película de cristal líquido, y en respuesta a los estímulos, podemos expulsarlos ".
Los investigadores suspendieron pequeñas dosis de un compuesto antibacteriano en una película de cristal líquido mientras las moléculas del cristal se alineaban ordenadamente en una dirección con respecto a la superficie de la película y luego sumergieron la película en agua con algunas bacterias.
"Las bacterias normalmente se mueven con un flagelo, una especie de cola que giran que los impulsa a través del fluido, "dice Abbott." Lo que pudimos demostrar es que si las bacterias descienden a la superficie de la película, el movimiento de sus flagelos transmite un esfuerzo cortante en la película ".
La tensión interrumpe la orientación del cristal líquido. A medida que sus moléculas se desvían de la alineación y se reorientan, permiten que las gotas de la microcarga se salgan de la película y se mezclen con el agua. El cambio de alineación del cristal líquido también genera una señal óptica, informando la llegada de la bacteria.
"La presencia de la bacteria libera el agente antibacteriano. Cuando el agente mata a la bacteria, las bacterias dejan de moverse, para que la liberación se detenga, "dice Abbott." Eso es lo interesante. No tengo conocimiento de otro material que tenga esta propiedad, este tipo de control interno inherente a su estructura ".
Otros métodos para liberar pequeñas cantidades de medicamentos o productos químicos tienden a requerir el control de componentes electrónicos y piezas móviles en válvulas diminutas. o liberan toda su carga en un solo disparo o cantidades imprecisas, a diferencia del cristal líquido, que puede repetir la entrega en cantidades precisas.
"Una forma común de manejar la contaminación bacteriana es simplemente filtrar agentes bacterianos en una solución o en una superficie, pero los estás lixiviando estén o no las bacterias, "dice Abbott, cuyo trabajo cuenta con el apoyo de la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. y la Fundación Nacional de Ciencias. "Este material puede permanecer inactivo durante mucho tiempo, sin soltar nada. Solo en presencia de una señal de su entorno, como el movimiento de bacterias vivas, liberaría su agente ".
Abbott, y el investigador postdoctoral Young-Ki Kim, estudiantes graduados recientes Xiaoguang Wang y Emre Bukusoglu, y la estudiante de pregrado Pranati Mondkar, también demostró que el calor de la superficie de un dedo puede provocar que el cristal líquido libere microcarga, y Abbott dice que las películas o gotas se pueden dopar con moléculas que las hacen sensibles a la luz o responden a una carga eléctrica como una pantalla LCD.
Hay otra característica útil que comparten las películas con las pantallas de cristal líquido.
"Puede decirle cuándo se libera la microcarga, Abbott dice:"porque también se genera una señal óptica cuando se reorienta el cristal líquido. Es autorregulador y autoinforme".
Las películas podrían usar esta señal incorporada para anunciar cuántas veces han liberado carga o cuándo se han agotado.
Mientras que la Naturaleza estudio utilizó una aplicación antibacteriana como demostración, Abbott cree que los cristales líquidos podrían ser útiles en todo tipo de aplicaciones, desde administrar medicamentos para aliviar el estrés de un vaso sanguíneo constreñido, a la liberación de fluidos corrosivos para autodestruir los circuitos de una computadora comprometida.
