En un solo estornudo o tos hasta 40, 000 gotitas diminutas son impulsadas a la fuerza desde la boca y la nariz hacia el aire. Investigadores de la City University of Hong Kong (CityU) han desarrollado recientemente un método para recolectar microgotas como estas, lo que puede contribuir a aplicaciones para detectar bacterias que causan enfermedades y prevenir la propagación de enfermedades.
El estudio, titulado "Bombeo direccional de microgotas de agua y aceite en una superficie resbaladiza, "dirigido por el Dr. Yao Xi, Profesor adjunto del Departamento de Ciencias Biomédicas de CityU, fue publicado recientemente en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ).
Mover microgotas a base de aceite y agua sin fuerza externa de manera controlada puede ser muy útil en la recolección de agua y el análisis biomédico. Pero es bastante difícil con microgotas. "Las gotas a escala micrométrica (una millonésima parte de un metro) tienen propiedades muy diferentes a las de sus contrapartes más grandes, como las lágrimas. Su pequeño tamaño y peso ligero significa que la atracción normal de la gravedad es insignificante al moverlas, "Explica el Dr. Yao.
Hubo otros esfuerzos para recolectar microgotas. Sin embargo, hacerlo de forma controlada, o para mover una sola gota en una dirección específica, sigue siendo un desafío para los científicos.
Una fuerza que permite a los insectos caminar sobre la superficie del agua.
Pero la estrategia innovadora del equipo para transportar microgotas se inspiró en fenómenos que explotan la acción capilar observada en la naturaleza. La fuerza capilar es importante en el transporte de agua y nutrientes en las plantas. Algunos insectos que caminan por el agua también usan la fuerza capilar para moverse desde la superficie del agua hacia la orilla.
La acción capilar es el movimiento de un líquido dentro de un tubo estrecho debido a la tensión superficial y las fuerzas adhesivas entre las moléculas de líquido y el tubo. Por ejemplo, El examen de un tubo de agua con una lupa revela un menisco, una curva en la superficie superior del agua cerca de la superficie del tubo debido a la fuerza capilar. Es más, la acción capilar puede actuar sobre un menisco para levantar el líquido por el tubo sin la ayuda de, y en oposición a, fuerzas externas como la gravedad.
Dentro del laboratorio, El equipo del Dr. Yao hizo uso de la fuerza capilar para transportar microgotas direccionalmente sobre una superficie resbaladiza. La infusión de una fina capa de aceite de silicona en una superficie en relieve con minipuntos de hidrogel formó meniscos alrededor de los puntos. Cuando la superficie fue rociada con microgotas de aerosol, las gotas se moverían hacia los puntos debido a la fuerza capilar.
Aplicable a diferentes líquidos.
Esta estrategia tiene varias ventajas. El equipo del Dr. Yao descubrió que es aplicable a todas las gotas de líquido, incluyendo agua y aceite, que son inmiscibles con el aceite infundido. La fuerza de la fuerza capilar está determinada por la longitud del menisco. Por lo tanto, se puede estimar un rango de distancia efectivo para una microgotita. También, el movimiento es continuo y no hay riesgo de saturación. Siempre que las gotas estén dentro del rango de distancia efectivo, todos ellos se recogerán en consecuencia.
Y lo que es más, esta estrategia, a diferencia de los intentos anteriores, funciona bien con una sola microgotita, que ayuda a identificar el mecanismo del movimiento.
El bajo costo de fabricación, sus amplias opciones de materiales de fabricación y su compatibilidad con gotas de líquido podrían allanar el camino para aplicaciones prácticas, incluida la recolección de niebla, recolección de agua, intercambiadores de calor, microfluidos, y análisis biomédico o incluso matanza bacteriana.
Posibles aplicaciones biomédicas
En su estudio, El equipo del Dr. Yao usó gotitas que contenían bacterias E. coli o S. aureus para demostrar la posible aplicación. Descubrieron que una vez recogidos en los puntos de hidrogel, fue más fácil detectar las bacterias en las gotas, que no podría detectarse fácilmente en su forma dispersa de otro modo.
El Dr. Yao dice:"Podríamos aplicar esta tecnología simple pero robusta para ayudar a identificar las bacterias que causan enfermedades en un área cerrada. O bien, para ir aún más lejos, imagínense si pudiéramos matar estas bacterias inyectando biocidas en el punto de hidrogel recolector de antemano. Será muy práctico en una zona poblada para prevenir la propagación de enfermedades infecciosas ".
