En las ciencias de la vida, los investigadores están trabajando para inyectar drogas u otras moléculas en un cuerpo humano usando pequeños 'vehículos de transporte'. Los investigadores han demostrado en un sistema modelo que pequeñas gotas de emulsión pueden usarse como portadores inteligentes. Han desarrollado un métodopara producir gotas de líquido autopropulsadas capaces de proporcionar un suministro controlado espacial y temporalmente de una 'carga molecular'.
"El uso de gotitas como microportadores en biomedicina, por ejemplo, es un objetivo que ya se ha perseguido durante algún tiempo", dice Ralf Seemann, profesor de física experimental en la Universidad de Saarland. Sin embargo, estas gotitas solo podían moverse pasivamenteel cuerpo, por ejemplo a través del torrente sanguíneo. Para su estudio actual sobre "micro-nadadores" activos, los físicos de Saarbrücken experimentaron con un sistema modelo que se desarrolló a partir de gotas de emulsión monofásicas en las llamadas gotas de Janus: descubrieron que pueden activamentemover y también actuar como un transportista "inteligente" para transportar y depositar una carga.
Las gotas de Janus constan de dos partes diferentes: una gota principal rica en agua y una gota posterior rica en etanol y surfactante. La causa de las habilidades especiales de las gotas de Janus radica en su formación: pasan por un total de tres de desarrolloetapas, en las que se producen diferentes interacciones con el entorno. Los investigadores pudieron utilizar estos pasos de desarrollo para "programar" las gotas como portadores activos.
"El punto de partida son gotas homogéneas, que se producen a partir de una mezcla de agua y etanol. Estas gotas nadan en una fase de aceite en la que se disuelve un tensioactivo", explica Jean-Baptiste Fleury, líder del grupo en el departamento. EnEn la primera fase de desarrollo, el etanol sale de la gotita y se disuelve en la fase de aceite circundante. Esto da como resultado diferentes tensiones en la superficie de las gotitas, lo que provoca el llamado flujo de Marangoni en la superficie, así como en la gotita ".Efecto Marangoni, los líquidos migran de una región de baja tensión superficial a una región de alta tensión superficial ", explica Martin Brinkmann, quien también forma parte del equipo de investigación, el principio físico." Durante la primera etapa, el flujo de Marangoni empuja la partícula hacia adelante- un movimiento activo causado por la pérdida continua de etanol en la fase de aceite ". Al mismo tiempo, los tensioactivos de la fase de aceite migran a la gota, porque quieren rodearse preferentemente con el etanol comantenido en el mismo.Finalmente, el agua y el etanol se segregan y se forman pequeñas gotas de mezcla de etanol y tensioactivo en la gota, que se fusionan rápidamente y, debido al flujo dentro de la gota, se acumulan en el extremo posterior.Al final de la etapa dos, se formó una característica caída de Janus.En la siguiente tercera etapa, los tensioactivos en la superficie de la gota rica en agua todavía son "succionados" por la gota trasera, rica en etanol, y aumenta la tensión superficial en la parte trasera de la superficie.Este gradiente hace que el líquido en la superficie de la caída frontal fluya en la dirección de la tensión superficial más alta y, por lo tanto, pone en movimiento toda la caída de Janus."En el curso de su formación, las gotas de Janus exhiben mecanismos de conducción específicos; además, dan como resultado diferentes campos de flujo en las etapas respectivas", dice el Dr. Brinkmann.
Los investigadores de Saarbrücken han explorado con precisión el movimiento de estas gotitas de Janus. "Podemos observar cómo se mueven en la célula experimental durante su desarrollo, que dura entre diez y quince minutos, y cómo interactúan de manera diferente con los obstáculos, dependiendo de suetapa de evolución ", explica el Dr. Fleury. La longitud de las etapas individuales de desarrollo puede controlarse mediante la concentración inicial de etanol en la gota y su tamaño. Para probar sus habilidades como portadores, las gotas en el experimento también se cargaron conMoléculas de ADN como carga, que se acumulan en la fase rica en etanol. "Nuestro transportista puede caminar selectivamente a lo largo de obstáculos de una geometría específica y condición de superficie y también entregar su carga de manera específica", dice el profesor Seemann, resumiendo los resultados desu grupo de trabajo. Por lo tanto, el estudio describe un primer pero simple ejemplo de un transportista activo programable capaz de realizar entregas de carga controladas espacial y temporalmente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Saarland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :