Estás leyendo la publicación: Científicos combinan robótica convencional y microfluidos
Los robots a menudo están equipados con brazos móviles, muchas veces programados y utilizados para realizar una variedad de tareas en las fábricas. Estos tipos de robots tradicionalmente han tenido poca asociación con sistemas en miniatura que transportan pequeñas cantidades de líquido a través de finos capilares. Estos sistemas, conocidos como microfluidos o lab-on-a-chip, suelen utilizar bombas externas para mover el líquido a través de los chips. Sin embargo, tradicionalmente han resultado difíciles de automatizar y los chips deben diseñarse y fabricarse a medida para cada aplicación específica.
Pero ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor de ETH Daniel Ahmed está combinando la robótica convencional y la microfluídica. El dispositivo recientemente desarrollado utiliza ultrasonido y se puede conectar a un brazo robótico. También puede llevar a cabo una amplia gama de tareas en aplicaciones microrobóticas y microfluídicas o utilizarse para automatizar estas aplicaciones.
La nueva investigación fue reportada en Comunicaciones de la naturaleza.
Dispositivo nuevo y único
Los investigadores han desarrollado un dispositivo único capaz de crear patrones de vórtice tridimensionales en líquido mediante el uso de agujas de vidrio oscilantes impulsadas por transductores piezoeléctricos, dispositivos que también se encuentran en altavoces, imágenes de ultrasonido y herramientas de limpieza dental. Al ajustar la frecuencia de estas oscilaciones, pueden controlar con precisión la formación de sus patrones.
Imagen: ETH Zúrich
El equipo usó el dispositivo para demostrar varias aplicaciones, como mezclar pequeñas gotas de líquidos altamente viscosos.
“Cuanto más viscosos son los líquidos, más difícil es mezclarlos”, dice Ahmed. “Sin embargo, nuestro método tiene éxito en hacer esto porque nos permite no solo crear un solo vórtice, sino también mezclar de manera eficiente los líquidos usando un patrón tridimensional complejo compuesto por múltiples vórtices fuertes”.
Al manipular cuidadosamente los vórtices y colocar la aguja de vidrio oscilante cerca de la pared del canal, los científicos también pudieron alimentar su sistema de minicanal con una eficiencia asombrosa.
Al utilizar un dispositivo acústico asistido por robot, pudieron capturar de manera eficiente partículas finas en un fluido. El tamaño de cada partícula determinaba su reacción a las ondas de sonido, haciendo que las más grandes se acumularan alrededor de una aguja de vidrio oscilante. Sorprendentemente, se demostró que esta misma técnica es capaz no solo de atrapar partículas inertes sino también embriones de peces enteros. Con un mayor desarrollo, el método también podría usarse para capturar células biológicas dentro de los fluidos.
“En el pasado, manipular partículas microscópicas en tres dimensiones siempre fue un desafío. Nuestro brazo microrobótico lo hace fácil”, dice Ahmed.
“Hasta ahora, los avances en robótica convencional grande y aplicaciones microfluídicas se han hecho por separado”, continúa Ahmed. “Nuestro trabajo ayuda a unir los dos enfoques.
Patrones de vórtice en líquidos Imagen: ETH Zurich
A medida que avanzamos, los sistemas de microfluidos del futuro podrían estar cerca de rivalizar con los de la tecnología robótica avanzada actual. Al programar un solo dispositivo con múltiples tareas, como mezclar y bombear líquidos y atrapar partículas, Ahmed prevé que marquemos el comienzo de una era en la que los chips desarrollados a medida ya no son necesarios para cada aplicación. Sobre la base de este concepto se encuentra la idea de conectar varias agujas de vidrio en intrincados patrones de vórtice, lo que lleva nuestras capacidades más allá de lo que era imaginable antes.
Ahmed prevé una variedad de usos potenciales para los brazos microrobóticos más allá del ámbito del análisis de laboratorio, desde la clasificación de objetos y la manipulación del ADN hasta técnicas de fabricación aditiva como la impresión 3D. Con estos desarrollos, podemos revolucionar la biotecnología tal como la conocemos.
