Los ingenieros mecánicos de la Universidad de Duke han demostrado un pequeño remolino que puede concentrar nanopartículas usando nada más que sonido. La innovación podría recolectar proteínas y otras estructuras biológicas de la sangre, muestras de orina o saliva para futuros dispositivos de diagnóstico.

El diagnóstico temprano es clave para tratar con éxito muchas enfermedades, pero detectar los primeros indicadores de un problema a menudo es un desafío. Para identificar las primeras señales de advertencia, los médicos generalmente deben concentrar proteínas escasas, anticuerpos u otros biomarcadores de pequeñas muestras de líquido corporal de un paciente para proporcionar una señal suficiente para la detección.

Si bien hay muchas formas de lograr esto hoy, la mayoría son caras, lleva mucho tiempo o es demasiado engorroso llevarlo al campo, y pueden requerir expertos capacitados. Los ingenieros de Duke se están moviendo para desarrollar un nuevo dispositivo que aborde estos obstáculos.

En un nuevo estudio, Los investigadores emparejaron un pequeño transductor acústico con un cilindro de vidrio para producir un remolino que puede capturar estas nanopartículas que señalan enfermedades en su vórtice. El sistema se muestra prometedor para los nuevos dispositivos de diagnóstico porque es compacto, barato, de baja energía y no altera las propiedades de las partículas acorraladas.

Los resultados aparecen en línea el 25 de enero. 2017, en el diario Sociedad Química Estadounidense Nano .

"El diagnóstico afecta alrededor del 70 por ciento de las decisiones de atención médica, "dijo Tony Huang, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Duke. "Si podemos mejorar la calidad de los diagnósticos al tiempo que reducimos sus costos, entonces podremos mejorar enormemente todo el sistema de salud ".

La nueva tecnología se basa en calcular y manipular los efectos de las dos fuerzas asociadas con las ondas sonoras:radiación acústica y transmisión acústica. Si alguna vez sopló aire en la parte superior de una botella para crear un tono, entonces estás familiarizado con este último. La transmisión acústica es el mismo fenómeno pero al revés, donde un cuerpo vibrante induce a un fluido a fluir.

La radiación acústica también es fácil de visualizar, solo piense en cualquier caricatura en la que un altavoz gigante derriba a alguien. Si bien es poco probable que ese escenario ocurra sin matar a alguien, el sonido no es más que una onda de presión viajera, y empuja todo lo que encuentra. Los dispositivos han utilizado este fenómeno para concentrar partículas antes, pero no proporciona suficiente fuerza por sí solo una vez que las partículas caen a la nanoescala.

En el nuevo dispositivo, un pequeño El transductor acústico de 5 voltios crea una onda de sonido estacionaria dirigida hacia un Frasco de vidrio fino. Debido a que el vial es perpendicular a la onda de sonido, y debido a que el equipo de Huang ha sintonizado con precisión los dos entre sí, las vibraciones en el vidrio crean un vórtice permanente a lo largo del eje del vial. La bañera de hidromasaje succiona cualquier partícula suspendida en el líquido de prueba, como las extraídas de muestras de sangre u orina, mientras que la radiación acústica las mantiene allí.

En el estudio, Los marcadores fluorescentes ayudan a que las nanopartículas suspendidas sean más visibles. Pero en un dispositivo de diagnóstico real, Huang dice que eso no sería necesario.

"Mi objetivo es crear un pequeño dispositivo de diagnóstico del tamaño de un teléfono celular que pueda separar de forma autónoma los biomarcadores de las muestras, "dijo Huang." Con esta tecnología de vórtice, los biomarcadores podrían entonces concentrarse lo suficiente para ver con una cámara simple como las que se encuentran en los teléfonos celulares actuales ".

Huang ahora planea trabajar en otros componentes de dicho dispositivo, y colaborar con científicos de Duke Health para probar la nueva tecnología de vórtice en el diagnóstico de enfermedades.