Un equipo de ingenieros mecánicos de la Universidad de California en San Diego ha utilizado con éxito ondas acústicas para mover fluidos a través de pequeños canales a nanoescala. El avance es un primer paso hacia la fabricación de pequeños dispositivos portátiles que podrían usarse para el descubrimiento de fármacosy aplicaciones de microrobotics. Los dispositivos podrían integrarse en un laboratorio en un chip para clasificar células, mover líquidos, manipular partículas y detectar otros componentes biológicos. Por ejemplo, podría usarse para filtrar una amplia gama de partículas, como bacterias, pararealizar un diagnóstico rápido.
Los investigadores detallan sus hallazgos en la edición del 14 de noviembre de Materiales funcionales avanzados . Esta es la primera vez que se utilizan ondas acústicas de superficie a nanoescala.
El campo de la nanofluídica ha luchado durante mucho tiempo con el movimiento de fluidos dentro de canales que son 1000 veces más pequeños que el ancho de un cabello, dijo James Friend, profesor y experto en ciencias de los materiales en la Escuela de Ingeniería Jacobs en UC San Diego. Los métodos actuales requierenequipos voluminosos y caros, así como altas temperaturas. Mover el fluido fuera de un canal que tiene solo unos pocos nanómetros de altura requiere presiones de 1 megapascal, o el equivalente a 10 atmósferas.
Los investigadores dirigidos por Friend habían intentado usar ondas acústicas para mover los fluidos a lo largo de la nanoescala durante varios años. También querían hacer esto con un dispositivo que pudiera fabricarse a temperatura ambiente.
Después de un año de experimentación, el investigador postdoctoral Morteza Miansari, ahora en Stanford, pudo construir un dispositivo hecho de niobato de litio con canales a nanoescala donde los fluidos pueden ser movidos por ondas acústicas de superficie. Esto fue posible gracias a un nuevo métodoMiansari se desarrolló para unir el material a sí mismo a temperatura ambiente. El método de fabricación se puede ampliar fácilmente, lo que reduciría los costos de fabricación. La construcción de un dispositivo costaría $ 1000 pero la construcción de 100,000 reduciría el precio a $ 1 cada uno.
El dispositivo es compatible con materiales biológicos, células y moléculas.
Los investigadores utilizaron ondas acústicas con una frecuencia de 20 megahercios para manipular fluidos, gotitas y partículas en nanoslits de 50 a 250 nanómetros de altura. Para llenar los canales, los investigadores aplicaron las ondas acústicas en la misma dirección que el fluido que se mueve hacia los canales.Para drenar los canales, las ondas sonoras se aplicaron en la dirección opuesta.
Al cambiar la altura de los canales, el dispositivo podría usarse para filtrar una amplia gama de partículas, hasta grandes biomoléculas como siRNA, que no cabrían en las ranuras. Esencialmente, las ondas acústicas conducirían fluidos que contienen las partículasen estos canales. Pero mientras el fluido pasara, las partículas quedarían atrás y formarían una masa seca. Esto podría usarse para un diagnóstico rápido en el campo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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