Los cirujanos no serán encogidos y enviados al cuerpo como en los años 60 de ciencia ficción, Fantastic Voyage, pero podrían programar un conjunto especializado de mini altavoces para crear un intrincado campo de sonido que 'atrapa' y manipula objetos seleccionados en 'pinzas acústicas para manipulación dentro del tejido.
Los avances en pinzas acústicas del profesor Bruce Drinkwater en el Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Bristol, y su colega el Dr. Asier Marzo, de la Universidad Publica de Navarra en España, están impulsando la tecnología hacia esta realidad de sonido futurista.desarrollos, publicado el 17 de diciembre en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS, demuestre por primera vez la levitación acústica y la manipulación de múltiples objetos simultáneamente.
El profesor Drinkwater imagina una iteración de este sistema que eventualmente se utilizará para coser acústicamente lesiones internas o administrar medicamentos a los órganos objetivo. Dijo: "Ahora tenemos más versatilidad: múltiples pares de manos para mover cosas y realizar procedimientos complejos,abre posibilidades que antes no existían "
El sonido ejerce una pequeña fuerza acústica y al subir el volumen de las ondas ultrasónicas, demasiado agudas para que los humanos las escuchen, los científicos crean un campo de sonido lo suficientemente fuerte como para mover objetos pequeños. Ahora el profesor Drinkwater y el Dr. Marzo han permitido la generación eficiente decampos de sonido lo suficientemente complejos como para atrapar múltiples objetos en las ubicaciones de destino.
El Dr. Marzo explicó: "Aplicamos un algoritmo novedoso que controla una matriz de 256 altavoces pequeños, y eso es lo que nos permite crear los intrincados campos acústicos, como pinzas".
Las pinzas acústicas tienen capacidades similares a las pinzas ópticas, el ganador del premio Nobel 2018, que usa láseres para atrapar y transportar micropartículas. Sin embargo, las pinzas acústicas tienen la ventaja sobre los sistemas ópticos cuando se trata de operar dentro del tejido humano.
Los láseres solo viajan a través de medios transparentes, por lo que son difíciles de usar para aplicaciones dentro del tejido biológico. Por otro lado, el ultrasonido se usa habitualmente en las exploraciones del embarazo y el tratamiento de cálculos renales, ya que puede penetrar de manera segura y no invasiva el tejido biológico.
Otra ventaja es que los dispositivos acústicos son 100,000 veces más eficientes que los sistemas ópticos. El profesor Drinkwater explicó: "Las pinzas ópticas son una tecnología fantástica, pero siempre están peligrosamente cerca de matar las células que se mueven, con acústica estamos aplicando el mismo tipode fuerzas pero con mucha menos energía asociada. Hay muchas aplicaciones que requieren manipulación celular y los sistemas acústicos son perfectos para ellos ".
Para demostrar la precisión de su sistema, los científicos unieron dos esferas de poliestireno milimétricas a un trozo de hilo y utilizaron las pinzas acústicas para "coser" el hilo en un trozo de tela. El sistema también puede controlar simultáneamente el movimiento 3D de arribaa 25 de estas esferas en el aire.
El equipo confía en que la misma metodología podría adaptarse a la manipulación de partículas en el agua en aproximadamente un año. Esperan que poco después pueda adaptarse para su uso en tejidos biológicos.
El Dr. Marzo explicó: "La flexibilidad de las ondas de sonido ultrasónicas nos permitirá operar a escalas de micrómetros para colocar las células dentro de ensamblajes impresos en 3D o tejido vivo. O en una escala más grande, para levitar píxeles tangibles que forman un holograma físico en el medioaire."
Este proyecto ha sido financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido EPSRC.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bristol . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :