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Innovación biomédica

21 sep 2015

Microfluídica: el baile de los tejidos en soluciones acuosas, laboratorios completos en chip

Un principio físico siempre se puede convertir en una herramienta útil para el desarrollo de innovaciones, específicamente para las ciencias biomédicas. Un fenómeno en particular conocido como la tensión superficial, manifiesta propiedades interesantes de comportamiento en fluidos; estos últimos comprenden un incontable número de tejidos biológicos, no hay que olvidar que el cuerpo humano está compuesto de agua en alrededor del 65% de su totalidad, lo que hace del estudio de los fluidos un gran campo para encontrar hipótesis que plantean la solución de problemas de salud general.

¿Que es la Tensión Superficial (TS)?: La TS corresponde a la energía necesaria  para que un líquido aumente su superficie por unidad de área, en términos generales es la capacidad de llevar a un estado mínimo de energía las moléculas sobre la superficie del líquido reduciendo su cantidad y por ende aumentando el área entre éstas; la menor área presente en las moléculas internas del líquido genera una fuerza de presión mayor que la de la capa más externa del agua, permitiendo que los elementos presentes en la superficie no puedan sobrepasar esta interacción, logrando curvar la forma en el exterior del fluido. El mejor ejemplo es el de la flotación de un clip de papeles o la caminata de los mosquitos sobre la superficie de agua.

Tensión Superficial

Vale la pena aclarar que la TS depende de medidas espaciales como el área y esta difiere de acuerdo con la cantidad de sustancia presente en el envase donde se encuentra el fluido. La microfluídica explota esta condición; para cantidades micrométricas de agua (por debajo de los 500 micrómetros) los números de Reynolds (que miden la turbulencia de un líquido) son extremadamente pequeños, permitiendo que las condiciones en las sustancias puedan seguir flujos laminares (en una sola dirección) sin crear bucles, en los que la perdida de energía es mayor. Los fenómenos físicos relacionados con el movimiento de líquidos pueden ser controlados si se establecen condiciones ideales de TS, permitiendo caracterizar en su totalidad los procesos con cantidades reducidas de muestra.

¿En términos médicos qué significa? Quiere decir que se puede modelar un proceso biológico que involucre fluidos con un uso relativamente corto y sostenible de reactivos, logrando controlar en porcentajes altos las condiciones fisiológicas dentro de un sistema biológico, es decir, se tiene un laboratorio inferior al tamaño de una uña del dedo meñique del pie. Estos se conocen como laboratorios en un chip y sirven para cuantificar de manera precisa procesos biológicos que involucren un flujo de sustancias (líquidas, eléctricas, electromagnéticas).

Laboratorios en un chip

Este tipo de lugares tiene diversas aplicaciones, entre ellas para las pruebas de antidopaje; a través de los laboratorios en un chip existe la posibilidad de separar por tamaño los diferentes compuestos en una solución acuosa, es decir, se puede encausar a un “glóbulo rojo” a un espacio determinado dentro del laboratorio en un chip y a través de métodos espectroscópicos determinar cuáles sustancias están presentes en él, o literalmente “enfilar elementos del tamaño de células y hacerlos bailar” a disposición del profesional en salud.

La microfluídica es un campo en exploración alrededor del mundo, diferentes grupos de investigación trabajan en el tema. A continuación comparto algunos links de estos grupos para que puedan conocer más sobre el concepto de laboratorios en un chip:  

A lo mejor una aplicación biomédica espera ser encontrada en Colombia, aprovechando la biodiversidad y la gran riqueza genética que tiene un país con uno de los mayores potenciales endémicos del planeta Tierra, y lograr así ser referentes en esta nueva ciencia.

 


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