El control preciso de una partícula o molécula individual es una tarea difícil. Controlar múltiples partículas simultáneamente es un esfuerzo aún más difícil. Los investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado un nuevo método que se basa en el flujo de fluido para manipular y ensamblar múltiples partículas.La nueva técnica puede atrapar una gama de partículas de tamaño submicrónico a micrón, incluidas moléculas de ADN individuales, vesículas, gotas o células.
"Este es un método fundamentalmente nuevo para atrapar múltiples partículas en solución", dijo Charles M. Schroeder, profesor de ingeniería química y biomolecular de la U. de I. Schroeder llevó a cabo la investigación con el estudiante graduado de ingeniería y ciencias mecánicas Anish Shenoy yprofesor de ingeniería química y biomolecular Christopher Rao.
Los resultados del estudio se informaron en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Existen muchos métodos para atrapar partículas, y cada tipo utiliza una modalidad diferente para atrapar, incluidas las fuerzas ópticas, magnéticas, acústicas y eléctricas. Sin embargo, muchas de estas técnicas cambian o perturban el sistema que se está observando.
"Las técnicas existentes pueden ser muy restrictivas en las propiedades de partículas requeridas para la captura, y queríamos estudiar una amplia gama de sistemas como células bacterianas y diferentes tipos de partículas blandas como vesículas, burbujas y gotitas", dijo Shenoy. Ninguno de losLas técnicas predominantes se pueden utilizar para estudiar esta amplia gama de sistemas en escalas de múltiples longitudes, dijo. Por lo tanto, los investigadores querían desarrollar una técnica que pudiera aplicarse generalmente a números arbitrarios de tipos arbitrarios de partículas.
Llamado la trampa de Stokes, el método desarrollado por el equipo de Schroeder se basa en un flujo de fluido suave para manipular las partículas. El grupo de Schroeder es el primero en implementar el atrapamiento y ensamblaje de partículas múltiples usando flujo de fluido.
Para controlar el movimiento de las partículas desde una posición inicial establecida a una posición final establecida, Shenoy y sus colegas desarrollaron un algoritmo de control automatizado que calcula qué presiones son necesarias para impulsar los campos de flujo y mover con precisión las partículas en un pequeñomicrodispositivo. El algoritmo puede resolver el complejo problema de optimización en medio milisegundo, dijo.
"Hay múltiples parámetros involucrados en el controlador, y esa es la parte complicada", dijo Schroeder.
El programa de control está diseñado para calcular la distancia de las partículas desde una posición objetivo y moverlas de manera eficiente minimizando la velocidad de flujo necesaria para mover las partículas. También permitirá a los investigadores ensamblar múltiples partículas en estructuras arbitrarias y complejas y probar interaccionesentre dos o más partículas.
El grupo espera que la Trampa de Stokes sea tan universal como otros métodos de captura usados comúnmente.
"Este no es solo otro método en la caja de herramientas, sino que también tiene varias ventajas sobre otros métodos", dijo Schroeder. "Mientras pueda ver una partícula y detectarla de alguna manera, puede atraparla".
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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