Dos burbujas microscópicas son mejores que una en materiales blandos penetrantes, concluye un nuevo estudio realizado por ingenieros de la Universidad de California, Riverside.
La cavitación óptica, que utiliza un láser para formar burbujas en un líquido que se expande rápidamente y luego colapsa, podría ser una forma segura de administrar agentes terapéuticos, como medicamentos o genes, de manera rápida y eficiente, directamente a las células vivas. Métodos actuales para la introducción de extrañoslos materiales dentro de las células, conocidos como transfección, dependen de la perforación de la membrana externa con un láser, lo que corre el riesgo de dañar el calor de la célula, o una pipeta, que corre el riesgo de contaminación.
Aunque todavía no están listos para el horario de máxima audiencia, los científicos están mejorando las técnicas de cavitación óptica. El nuevo documento muestra que dos burbujas producen chorros largos y finos que penetran lo suficiente con solo cinco pulsos para que la cavitación sea potencialmente adecuada para la transfección o las inyecciones sin aguja.
"El estudio de las burbujas de cavitación ha evolucionado relativamente rápido, desde aprender a evitar el daño que causan en las hélices de barcos hasta beneficiar la entrega de medicamentos", dijo Vicente Robles, estudiante de doctorado en el Colegio de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns, quien dirigióel estudio "La mayor limitación en sus aplicaciones es nuestra creatividad".
Las burbujas de cavitación tienen un tamaño de micras y viven solo por una fracción de segundo, pero generan fuertes cambios locales en las propiedades físicas del medio circundante, lo que los convierte en los principales candidatos para la limpieza de superficies localizadas, la selección de células y el calentamiento o enfriamiento.
En configuraciones de doble burbuja, una burbuja colapsa más rápido y acelera la burbuja vecina para invertirse y perforarse a sí misma, emitiendo un chorro rápido que podría, si es lo suficientemente fuerte, también perforar una membrana celular y posiblemente usarse para transfectar una célula. Sin embargo,La velocidad, la fuerza y la trayectoria del chorro están altamente influenciadas por las propiedades mecánicas del medio que lo rodea y las separaciones espaciales y temporales de las burbujas.
Robles comenzó utilizando láseres para crear burbujas que forman chorros de agua dirigidos a un medio. Luego comparó los chorros de burbuja simple y doble dirigidos tanto a la vaselina como a un gel de agar transparente ampliamente utilizado para modelar tejido humano.
El proceso de doble burbuja creó chorros alargados, rápidos y enfocados que aumentaron en longitud y volumen cuando se dirigieron al gel de agar. Solo cinco pulsos penetraron 1.5 milímetros, suficiente para perforar la piel humana. Esto se logró sin las micro-boquillas especialesutilizado en los sistemas de inyección láser existentes. En la vaselina, el chorro de doble burbuja produjo la misma longitud de penetración que el chorro de una sola burbuja, pero con una reducción del 45% en el área de daño, lo que podría resultar en menos daño térmico y de ondas de choque en el medio circundante, ydesde tres veces más lejos.
"El uso de una disposición de doble burbuja inducida por láser es una ventaja significativa sobre estudios anteriores, que dependen de una boquilla convergente o una cavidad presurizada para producir chorros fuertes", dijo el profesor de ingeniería mecánica y autor principal Guillermo Aguilar. "Aquí,Aprovechamos la física inherente del colapso asincrónico de dos burbujas para acelerar el chorro que perfora la superficie cercana ".
El estudio concluye que la cavitación de doble burbuja podría ofrecer alternativas compactas y sin dispositivos para aplicaciones sin agujas después de más estudios y mejoras.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Holly Ober. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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