Es difícil conceptualizar un mundo donde los humanos puedan manipular casualmente objetos a nanoescala a voluntad o incluso controlar su propia materia biológica a nivel celular con luz. Pero eso es precisamente lo que Yuebing Zheng, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Texas enAustin, está trabajando con sus "nanotweezers", una nueva herramienta para manejar nanopartículas usando luz que podría crear oportunidades para innovaciones en nanotecnología y monitoreo de salud individual.
Sobre la base de varios años de investigación, Zheng y su equipo de la Escuela de Ingeniería Cockrell han desarrollado nanotweezers opto-termoeléctricos OTENT que ayudarán a lograr una mayor comprensión de la materia y los sistemas biológicos y abrir un abanico de posibilidades para lo fundamental yInnovación técnica en nanofotónica: el estudio de la interacción de la materia ligera a escala nanométrica. Explican su nuevo trabajo en el último número de la revista Fotónica de la naturaleza .
"Hasta ahora, simplemente no sabíamos cómo manipular las nanopartículas mediante calentamiento óptico", dijo Zheng. "Con nuestras nanotweezers, no solo podemos controlar las partículas a nanoescala, también podemos analizar las partículas y controlar el acoplamiento ensitu "
Para una de las aplicaciones demostradas de nanotweezers, Zheng trabajó con el profesor de ingeniería química de UT Austin, Brian Korgel, quien este año fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería por su innovador trabajo en nanocristales y nanocables.
"Este proyecto fue realmente interesante para mí", dijo Korgel. "Fue dirigido por un grupo de ingeniería mecánica que había descubierto una forma de manipular nanopartículas y nanocables individuales. Su experiencia consistía en construir las máquinas de fotónica pero no en hacermateriales para usar en los experimentos. Entonces, mi grupo desarrolló la síntesis de los nanocables utilizados en el estudio. Fue una gran colaboración ".
Ernst-Ludwig Florin, profesor asociado de física y miembro del Centro de Dinámica No Lineal de la UT, junto con el estudiante graduado Emanuel Lissek, proporcionó experiencia adicional en mediciones de precisión al demostrar la fuerza de los nanotweezers.
Esta cooperación entre la investigación en nanofotónica, nanoquímica y nanofísica ha proporcionado las herramientas para manipular y analizar las nanopartículas de formas que, hasta ahora, han estado fuera de nuestro alcance. El equipo de investigación de UT ha demostrado cómo, utilizando sus nanotenzas, la luz se puede utilizar enla nanoescala de la misma manera que se utilizan pinzas mecánicas para manejar muestras más grandes.
Como técnica general, los nanotweezers son aplicables a una amplia gama de nanoestructuras metálicas, semiconductoras, poliméricas y dieléctricas con superficies cargadas o hidrófobas. Hasta ahora, los investigadores han "atrapado" con éxito nanoesferas de silicio, perlas de sílice, perlas de poliestireno, nanocables de silicio, nanocables de germanio y nanoestructuras metálicas. La disposición adicional de estos nanomateriales de manera racional puede conducir a una mejor comprensión de cómo se organiza la materia y al posible descubrimiento de nuevos materiales funcionales.
En un entorno biológico, Zheng cree que la manipulación de células vivas y la comunicación de célula a célula probablemente será un foco principal de investigación para los ingenieros que deseen explotar las capacidades que ofrecen las nanotenzas.
"La optimización del sistema actual para que sea biocompatible es el siguiente paso de nuestro proyecto", dijo Zheng. "Esperamos usar nuestras pinzas para manipular células y moléculas biológicas con una resolución de molécula única, para controlar la liberación de fármacos yestudiar la interacción célula-célula. La manipulación y el análisis de objetos biológicos abrirán una nueva puerta al diagnóstico precoz de la enfermedad y al descubrimiento de la nanomedicina ".
Zheng confía en que la tecnología se comercializará, incluso hasta el punto en que los nanotweezers puedan adaptarse para su uso en una aplicación de teléfono inteligente, casi como una navaja suiza moderna.
"Eso es lo que esperamos", dijo. "También vemos grandes oportunidades en la educación de divulgación, tal vez para los estudiantes que quieren ver cómo se ve realmente una célula. Además, podría usarse para evaluar qué tan saludable es el sistema inmunológico de unoestá funcionando. Tiene el potencial de ser una herramienta de diagnóstico móvil importante, dando a las personas más autonomía sobre su propia atención médica ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :