Las nanopartículas son diminutas. Con solo 1/1000 de milímetro, son imposibles de ver a simple vista. Pero, a pesar de ser pequeñas, son extremadamente importantes en muchos sentidos. Si los científicos quieren observar de cercaADN, proteínas o virus, entonces es esencial poder aislar y monitorear nanopartículas.
Atrapar estas partículas implica enfocar firmemente un rayo láser a un punto que produce un fuerte campo electromagnético. Este rayo puede contener partículas como un par de pinzas, pero, desafortunadamente, existen restricciones naturales para esta técnica. Las más notables son las restricciones de tamaño- Si la partícula es demasiado pequeña, la técnica no funcionará. Hasta la fecha, las pinzas ópticas no han podido contener partículas como proteínas individuales, que tienen solo unos pocos nanómetros de diámetro.
Ahora, debido a los recientes avances en nanotecnología, los investigadores de la Unidad de Interacciones Luz-Materia para Tecnologías Cuánticas en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST han desarrollado una técnica para la captura precisa de nanopartículas. En este estudio, superaronlas restricciones naturales mediante el desarrollo de pinzas ópticas basadas en metamateriales, un material sintético con propiedades específicas que no ocurren de forma natural. Esta fue la primera vez que este tipo de metamaterial se utilizó para atrapar nanopartículas individuales.
"Ser capaz de manipular o controlar estas pequeñas partículas es crucial para los avances en la ciencia biomédica", explicó la Dra. Domna Kotsifaki, científica de planta de la Unidad OIST y primera autora del artículo de investigación publicado en Nano letras . El Dr. Kotsifaki continuó explicando que atrapar estas nanopartículas podría permitir a los investigadores ver la progresión del cáncer, desarrollar fármacos eficaces y hacer avanzar la obtención de imágenes biomédicas. "Las aplicaciones potenciales para la sociedad son de gran alcance".
Esta técnica novedosa tiene dos habilidades buscadas: puede atrapar de manera estable las nanopartículas usando energía láser de baja intensidad y puede usarse durante un período prolongado sin dañar la muestra por la luz. La razón de esto fue el metamaterial que los investigadoreseligió usar. Este metamaterial es muy sensible a los cambios en el entorno circundante y, por lo tanto, permite el uso de energía láser de baja intensidad.
"Los metamateriales tienen propiedades inusuales debido a su diseño y estructura únicos. Pero esto los hace muy útiles. En los últimos años, se ha creado una era completamente nueva de dispositivos con conceptos novedosos y aplicaciones potenciales", explicó el Dr.Kotsifaki. "A partir del metamaterial, fabricamos una serie de anillos divididos asimétricos utilizando un haz de iones partículas diminutas cargadas en una película de oro de 50 nm".
Para probar si la técnica funcionó, el grupo de investigación iluminó el dispositivo con luz infrarroja cercana y atrapó partículas de poliestireno de 20 nm en ciertas regiones.
El Dr. Kotsifaki y sus colegas estaban buscando la rigidez de la trampa, que es una medida del rendimiento de la trampa. "El rendimiento de la trampa alcanzado fue varias veces mejor que el de las pinzas ópticas convencionales y el más alto reportado hasta la fecha hasta donde sabemos"."Como el primer grupo en utilizar este dispositivo para atrapar nanopartículas de precisión, ha sido gratificante contribuir a tal progreso en esta área de investigación", explicó.
El equipo de investigación ahora planea ajustar su dispositivo para ver si estas pinzas se pueden usar en aplicaciones del mundo real. Específicamente, en el futuro, este dispositivo podría utilizarse para crear tecnologías de laboratorio en chip, que son de mano, herramientas de diagnóstico que pueden proporcionar resultados de manera eficiente y económica. Junto a sus aplicaciones en la ciencia biomédica, esta investigación ha proporcionado conocimientos nuevos y fundamentales sobre la nanotecnología y el comportamiento de la luz a nanoescala.
Además de la Dra. Domna Kotsifaki, el grupo de investigación estuvo integrado por la Profesora Síle Nic Chormaic, quien dirige la Unidad OIST, y el científico de planta, Dr. Viet Giang Truong.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Original escrito por Lucy Dickie. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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