Si alguna vez ha agitado una botella de aderezo para ensaladas mezclado con aceite y vinagre, ha creado temporalmente una emulsión. Sin embargo, ese estado es temporal y los dos componentes se separan pronto. Pero, ¿y si pudiera crear una emulsión estable en la que¿Todas las gotitas permanecen en un tamaño uniforme durante mucho tiempo? Los bioingenieros y matemáticos de UCLA han hecho precisamente eso, inventando las primeras emulsiones "blindadas".
La armadura viene en forma de pequeñas copas suaves en forma de U, de aproximadamente medio milímetro de largo. Con un exterior hidrofóbico repelente al agua y un interior hidrofílico que atrae agua, cada partícula en forma de U captura un fluidogota que da como resultado una emulsión que permanece intacta después de la mezcla. La tecnología abre nuevas vías en la producción farmacéutica y química, la investigación biológica y el diagnóstico.
Recientemente se publicó un estudio que detalla la investigación avances científicos .
"Son como pequeños tubos de ensayo, pero miles de veces más pequeños que los que se usan actualmente en los laboratorios", dijo el líder del estudio Dino Di Carlo, profesor de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA y Profesor de Ingeniería Armond y Elena Hairapetian de UCLAy Medicina.
"A diferencia de los tubos de ensayo tradicionales, estos se llenan automáticamente para contener un volumen de líquido del tamaño de una sola celda. Y como tienen un tamaño uniforme, son ideales para llevar a cabo reacciones químicas repetibles. Esta es unarequisito en la investigación biológica y el diagnóstico de la salud. "
En colaboración con Andrea Bertozzi, profesora distinguida de matemáticas en UCLA y profesora de innovación y creatividad Betsy Wood Knapp, el equipo creó primero modelos matemáticos que describen cómo la geometría y las propiedades de la superficie de cada taza interactúan con los fluidos para mantener volúmenes uniformes.Las copas en forma de U se fabrican utilizando un nuevo enfoque de impresión 3D a microescala desarrollado previamente por el grupo de investigación de Di Carlo.
"Esta es una de las aplicaciones más interesantes de superficies mínimas en geometría que he visto en mucho tiempo", dijo Bertozzi, cuyo equipo usó un método numérico que se aplicó por primera vez para simular mosaicos de volumen 3D para estudiar las configuraciones de volumen óptimas para elpartículas.
Las partículas permiten que se produzcan reacciones químicas en muchas células individuales simultáneamente. Las células pueden mantenerse vivas dentro de la emulsión e identificarse por una característica deseada, como una alta producción de enzimas o anticuerpos, o resistencia a un fármaco. Debido a la pequeñaLos volúmenes de líquido atrapados, los productos de reacciones de un pequeño número de células o moléculas pueden acumularse a niveles altos en horas en lugar de días. Estas capacidades pueden ser importantes para acelerar el descubrimiento de nuevos medicamentos y agilizar los diagnósticos de salud, como infecciones bacterianas oenfermedades cardiovasculares.
Además de impartir estabilidad a largo plazo a la emulsión, las partículas en forma de U podrían introducir una variedad de otras propiedades físicas y bioquímicas. La química de la superficie de las partículas se puede modificar para capturar marcadores específicos de enfermedades. Además,la forma de las partículas proporciona un método único para identificar cada reacción, similar a un número de código de barras escrito en el costado de un tubo de ensayo. Otro artículo reciente del grupo, que se publicó en Lab on a Chip, amplía el número de posiblesformas de partículas.
"Creemos que este nuevo enfoque de 'laboratorio en una partícula' promete superar los sistemas anteriores de 'laboratorio en un chip' al eliminar la necesidad de sistemas complejos de bombeo y control", dijo Di Carlo.y el uso de emulsiones blindadas es bastante fácil con equipos de laboratorio comunes como pipetas y centrifugadoras. Esto podría permitir que más laboratorios de investigación en todo el mundo lleven a cabo investigaciones impactantes sin una inversión significativa en equipos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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