Hace tres años, Arthur Ashkin ganó el Premio Nobel por inventar pinzas ópticas, que utilizan luz en forma de rayo láser de alta potencia para capturar y manipular partículas. A pesar de haber sido creado hace décadas, Las pinzas ópticas todavía conducen a grandes avances y se utilizan ampliamente hoy en día para estudiar sistemas biológicos.

Sin embargo, las pinzas ópticas tienen defectos. La interacción prolongada con el rayo láser puede alterar moléculas y partículas o dañarlas con un calor excesivo.

Investigadores de la Universidad de Texas en Austin han creado una nueva versión de la tecnología de pinzas ópticas que soluciona este problema. un desarrollo que podría abrir las herramientas ya muy apreciadas a nuevos tipos de investigación y simplificar los procesos para usarlas en la actualidad.

El avance que evita este problema de sobrecalentamiento surge de la combinación de dos conceptos:el uso de un sustrato compuesto por materiales que se enfrían cuando se les ilumina una luz (en este caso, un láser); y un concepto llamado termoforesis, un fenómeno en el que las partículas móviles normalmente gravitarán hacia un entorno más frío.

Los materiales más fríos atraen partículas, haciéndolos más fáciles de aislar, al mismo tiempo que los protege del sobrecalentamiento. Al resolver el problema del calor, las pinzas ópticas podrían volverse más ampliamente utilizadas para estudiar biomoléculas, ADN enfermedades y más.

"Las pinzas ópticas tienen muchas ventajas, pero son limitados porque siempre que la luz captura objetos, se calientan, "dijo Yuebing Zheng, el autor correspondiente de un nuevo artículo publicado en Avances de la ciencia y profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker. "Nuestra herramienta aborda este desafío crítico; en lugar de calentar los objetos atrapados, los tenemos controlados a una temperatura más baja ".

Las pinzas ópticas hacen lo mismo que las pinzas normales:recoger objetos pequeños y manipularlos. Sin embargo, Las pinzas ópticas funcionan a una escala mucho más pequeña y utilizan la luz para capturar y mover objetos.

El análisis de ADN es un uso común de las pinzas ópticas. Pero hacerlo requiere unir perlas de vidrio de tamaño nanométrico a las partículas. Luego, para mover las partículas, el láser se ilumina en las cuentas, no las partículas en sí mismas, porque el ADN se dañaría por el efecto de calentamiento de la luz.

"Cuando se ve obligado a agregar más pasos al proceso, aumenta la incertidumbre porque ahora ha introducido algo más en el sistema biológico que puede afectarlo, "Dijo Zheng.

Esta nueva y mejorada versión de pinzas ópticas elimina estos pasos adicionales.

Los próximos pasos del equipo incluyen el desarrollo de sistemas de control autónomos, haciéndolas más fáciles de usar para personas sin capacitación especializada y extendiendo las capacidades de las pinzas para manejar fluidos biológicos como sangre y orina. Y están trabajando para comercializar el descubrimiento.

Zheng y su equipo tienen mucha variedad en sus investigaciones, pero todo se centra en la luz y en cómo interactúa con los materiales. Debido a este enfoque en la luz, él ha seguido de cerca, y usado, pinzas ópticas en su investigación. Los investigadores estaban familiarizados con la termoforesis y esperaban poder activarla con materiales más fríos. que en realidad atraería partículas al láser para simplificar el análisis.