Investigadores de ingeniería biomédica de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han desarrollado bombas de papel económicas que utilizan la acción capilar para alimentar dispositivos microfluídicos portátiles, lo que abre la puerta a una variedad de herramientas biomédicas.
Los dispositivos de microfluidos son dispositivos que manipulan fluidos que tienen un volumen de un microlitro o menos, volúmenes sustancialmente más pequeños que una sola lágrima. Estos dispositivos son prometedores para su uso en aplicaciones que van desde herramientas de diagnóstico biomédico hasta tecnologías de prueba de drogas.
"Un desafío de larga data para el desarrollo de tecnologías de dispositivos microfluídicos portátiles del mundo real ha sido la necesidad de encontrar una forma rentable de bombear fluidos a través del dispositivo cuando se encuentra fuera del laboratorio", dice Glenn Walker, coautor correspondientede un artículo de revista sobre el trabajo y un profesor asociado en el programa conjunto de ingeniería biomédica en NC State y UNC. "La portabilidad es importante, porque hace posibles nuevas aplicaciones, como herramientas de diagnóstico que se pueden utilizar en el campo. Bombas eléctricas,y tubos para conectarlos, están bien para un entorno de laboratorio, pero no son fáciles de llevar ".
Ahora Walker y sus colaboradores han desarrollado una nueva forma no solo de bombear fluidos a través de dispositivos de microfluidos, sino de ejercer un control sustancial sobre ese flujo. Pueden detener y reiniciar el flujo, controlar la velocidad del flujo y controlar cómomucho tiempo dura el flujo.
"Y, debido a que nuestro enfoque es un nuevo giro en una tecnología antigua, nuestras bombas son extremadamente rentables", dice Walker.
La tecnología antigua a la que se refiere es el papel.
Los investigadores llaman a su sistema de bombeo una batería hidráulica, pero no implica electricidad de ninguna manera. En cambio, la "batería" obtiene su poder de bombeo de la acción capilar.
Si alguna vez ha visto una toalla de papel absorber un derrame, ha visto la acción capilar en acción. En términos generales, la acción capilar es la tendencia de los líquidos a ser arrastrados hacia espacios pequeños por la tensión superficial. En el contexto de labatería hidráulica, es la tendencia del agua y de los líquidos acuosos, como la sangre a introducirse en los poros que se encuentran en una hoja de papel.
"Nuestro sistema utiliza trozos de papel que tienen un grosor de 125 micrones, poco más que el ancho de un solo cabello", dice Walker. "La acción capilar atrae un líquido hacia el papel. Y al cambiar la forma del papel, estamoscapaz de controlar la cantidad de líquido que se extrae a través de un dispositivo conectado y la rapidez con la que sucede ".
La forma se puede cambiar en dos dimensiones simplemente cortando el papel. Pero también se puede manipular en tres dimensiones apilando varias bombas una encima de la otra.
"Al apilar el papel, podemos crear perfiles de flujo más complejos, según las necesidades de cualquier aplicación dada", dice Walker. "Y cualquiera de estas bombas de batería hidráulica cuesta menos de un centavo".
Existen otros medios portátiles para bombear líquido a través de un dispositivo de microfluidos, pero Walker cree que las bombas de papel que ha desarrollado su equipo tienen varias ventajas importantes.
"Nuestra batería hidráulica es pequeña, liviana, muy económica, fácil de conectar a un dispositivo y desechable", dice Walker. "Además, nuestras bombas de papel se pueden guardar para una evaluación posterior, como para ejecutarpruebas para confirmar los diagnósticos in situ. "
Los investigadores han presentado una solicitud de patente sobre la tecnología de la bomba de papel y actualmente están buscando socios de la industria para ayudar a llevarla al mercado.
"Somos optimistas de que podría marcar una diferencia tanto en la salud pública como en el avance de la investigación fundamental", dice Walker.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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