En un solo estornudo o tos, hasta 40,000 pequeñas gotas son expulsadas por la fuerza de nuestra boca y nariz al aire. Si bien no podemos controlar nuestros estornudos, investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong CityU han desarrollado recientemente un originalmétodo para recolectar microgotas, como estas preciosas gotas de rocío humanas, que pueden arrojar luz sobre las aplicaciones para detectar bacterias que causan enfermedades y prevenir la propagación de enfermedades.
El trabajo de investigación dirigido por el Dr. Yao Xi, Profesor Asistente del Departamento de Ciencias Biomédicas de CityU ha sido publicado recientemente en la revista científica Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América PNAS, con el título "Bombeo direccional de microgotas de agua y aceite en una superficie resbaladiza".
Mover microgotas a base de agua y aceite sin fuerza externa de forma controlada puede ser muy útil en la recolección de agua y el análisis biomédico. Pero no es tan fácil como ver una gota de lluvia solitaria deslizándose por el cristal de una ventana ". Gotas enLa escala de micrómetros una millonésima parte de un metro tiene propiedades muy diferentes a sus contrapartes más grandes, como las lágrimas. Su pequeño tamaño y peso ligero significa que la fuerza de gravedad normal es insignificante para moverlos ", explica el Dr. Yao, quien es el autor de correspondencia.del papel.
Hubo otros esfuerzos para recolectar microgotas. Sin embargo, hacerlo de manera controlada o mover una sola gota en una dirección específica, siguió siendo un desafío para los científicos.
Una fuerza que permite a los insectos caminar sobre la superficie del agua
Pero la estrategia innovadora del equipo para transportar microgotas se inspiró en la "acción capilar" observada en la naturaleza. En la naturaleza, la fuerza capilar es importante en el transporte de agua y nutrientes en las plantas. Algunos insectos que caminan por el agua también usanfuerza capilar para moverse fuera de la superficie del agua y hacia la orilla.
La acción capilar significa el movimiento de un líquido dentro de un tubo estrecho, debido a la tensión superficial del líquido, y las fuerzas adhesivas entre las moléculas del líquido y el tubo. Por ejemplo, si observamos un tubo de agua con una lupa,veríamos un "menisco", una curva en la superficie superior del agua cerca de la superficie del tubo debido a la fuerza capilar. Además, la acción capilar puede actuar sobre un menisco para levantar el líquido por el tubo sinasistencia de, y en oposición a, fuerzas externas como la gravedad.
Dentro del laboratorio, el equipo del Dr. Yao hizo uso de esta fuerza capilar para transportar de forma direccional las microgotas en una superficie resbaladiza. Simplemente imprimiendo puntos de mini-hidrogel en relieve en una superficie y luego infundiéndole una fina capa de aceite de silicona, los meniscos fueronse formó alrededor de los puntos de hidrogel. Cuando la superficie se roció con microgotas de aerosol, las gotas se moverían hacia los puntos debido a la fuerza capilar.
Aplicable a diferentes líquidos
Esta estrategia tiene varias ventajas. El equipo del Dr. Yao descubrió que es aplicable a todas las gotas líquidas, incluidas el agua y el aceite, que son inmiscibles con el aceite infundido. La fuerza de la fuerza capilar está determinada por la longitud del menisco.se puede estimar el rango de distancia efectiva de hasta qué punto se puede recolectar una microgota. Además, el movimiento es continuo y no hay riesgo de "saturación". Mientras las gotas estén dentro del rango de distancia efectivo, todas ellas seránrecogido en consecuencia.
Además, esta estrategia, a diferencia de otros intentos anteriores, funciona bien incluso con una sola microgota que ayuda a identificar el mecanismo del movimiento.
El bajo costo de fabricación, sus amplias opciones de materiales de fabricación y la compatibilidad con varias gotas de líquido pueden allanar el camino para futuras investigaciones sobre diferentes aplicaciones, incluida la recolección de niebla, la recolección de agua, los intercambiadores de calor, los microfluídicos y, especialmente, el análisis biomédico o incluso la destrucción de bacterias.
aplicaciones biomédicas potenciales
En su estudio, el equipo del Dr. Yao usó gotitas que contenían bacterias E. coli o S. aureus para demostrar la aplicación potencial. Descubrieron que una vez recolectadas en los puntos de hidrogel, era más fácil detectar las bacterias en las gotitas, lo que podríano se puede detectar fácilmente en su forma dispersa.
"Imagine en un área cerrada", dice el Dr. Yao, "si podemos aplicar esta tecnología simple pero robusta para ayudar a identificar las bacterias que causan enfermedades. O, para ir más lejos, imagine si podemos matar estas bacterias inyectando biocidasen el punto de hidrogel de recolección de antemano, será muy práctico en un área poblada para prevenir la propagación de enfermedades infecciosas ".
Los primeros autores del artículo son Jiang Jieke, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias Biomédicas de la Ciudad de Estados Unidos, y el Dr. Gao Jun, becario postdoctoral en la Universidad de Twente de Física de Fluidos Complejos de Holanda. Otros investigadores incluyen Zhang Hengdi, He Wenqing y Zhang Jianqiangdel Departamento de Ciencias Biomédicas de CityU, y el Dr. Dan Daniel del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales en Singapur.
Nueva investigación de la luz más antigua confirma la edad del universo
Los científicos proponen un plan para determinar si el Planeta Nueve es un agujero negro primordial
Las primeras imágenes del Orbitador Solar revelan 'fogatas' en el sol
Los científicos descubren que los volcanes en Venus todavía están activos