Gotas de líquido rojo y azul se mueven a lo largo de la superficie superior e inferior de la plataforma vibratoria UW a velocidades de hasta 1 pulgada por segundo. Esta imagen combinada muestra gotas a medida que se mueven hacia el centro y se fusionan. Crédito:Karl Bohringer, UW
A medida que los investigadores e ingenieros médicos intentan reducir los diagnósticos para que quepan en el bolsillo de una persona, una pregunta es cómo mover y mezclar fácilmente pequeñas muestras de líquido.
Investigadores de la Universidad de Washington han construido y patentado una superficie que, cuando se agita, mueve gotas a lo largo de ciertos caminos para realizar pruebas médicas o ambientales.
"Esto nos permite mover las gotas tan lejos como queramos, y en cualquier tipo de diseño que queramos, "dijo Karl Böhringer, profesor de ingeniería eléctrica y bioingeniería de la Universidad de Washington. El sistema de bajo costo, publicado en un número reciente de la revista Materiales avanzados , requeriría muy poca energía y evita una posible contaminación diluyendo o electrificando las muestras para moverlas.
La tecnología simple es una superficie texturizada que tiende a empujar gotas a lo largo de un camino determinado. Está inspirado en el efecto de loto, un fenómeno en el que la textura casi fractal de una hoja de loto hace que parezca que repele las gotas de agua.
Este es un primer plano de la superficie UW que muestra los bordes del arco y los pilares adyacentes. Crédito:Karl Bohringer, UW
"La hoja de loto tiene una superficie muy rugosa, en el que cada gran bulto tiene un bulto más pequeño en él, ", Dijo Böhringer." No podemos hacer que nuestra superficie sea exactamente igual a una hoja de loto, pero lo que hicimos fue extraer la esencia de por qué funciona ".
El equipo de la Universidad de Washington utilizó técnicas de fabricación de nanotecnología para construir una superficie con pequeños postes de diferente altura y espaciado. Cuando una gota se asienta sobre esta superficie, hace tan poco contacto con la superficie que es casi perfectamente redonda. Eso significa que incluso un pequeño movimiento puede moverlo.
Los investigadores utilizaron un altavoz o una máquina de audio para hacer vibrar la plataforma de 50 a 80 veces por segundo. La superficie asimétrica mueve gotas individuales a lo largo de caminos predeterminados para mezclar, modificar o medir su contenido. Cambiar la frecuencia de vibración puede alterar la velocidad de una gota, o puede apuntar a una gota de cierto tamaño o peso.
"Todo lo que necesitas es una vibración, y hacer estas superficies es muy fácil. Puedes hacerlo con un trozo de plástico, ", Dijo Böhringer." Podría imaginarme esto como un dispositivo que cuesta menos de un dólar, tal vez mucho menos que eso, y se usa con muestras de saliva o sangre o agua ".
En prueba, diferentes versiones del sistema UW podrían mover las gotas cuesta arriba, cuesta abajo, en círculos, al revés, o junte dos gotas y luego mueva la muestra combinada.
Una gota de líquido se asienta sobre la superficie texturizada de silicio que tiene peldaños arqueados para guiar la gota, y una rejilla de pilares para mantener el desnivel en el canal. Crédito:Karl Bohringer, UW
El tipo de sistema se conoce como "laboratorio en una gota":todos los ingredientes están dentro de la gota, y la tensión superficial actúa como el contenedor para mantener todo junto.
Un estudiante intentó usar el altavoz de un teléfono inteligente para hacer vibrar la plataforma, pero hasta ahora un teléfono no proporciona suficiente energía para mover las gotas. Para adaptarse mejor a las ondas de audio de baja energía, el grupo utilizará la máquina de litografía por haz de electrones de la UW para construir una superficie con postes hasta 100 veces más pequeños.
"Hay buena evidencia, de lo que hemos hecho hasta ahora, que si hacemos todo más pequeño, necesitaremos menos energía para lograr el mismo efecto, ", Dijo Böhringer." Imaginamos un dispositivo que se conecta a su teléfono, funciona con la batería del teléfono, una aplicación genera el tipo correcto de vibraciones de audio, y ejecuta su experimento ".
