Hace tres años, Arthur Ashkin ganó el Premio Nobel por inventar pinzas ópticas, que utilizan luz en forma de un rayo láser de alta potencia para capturar y manipular partículas. A pesar de haber sido creadas hace décadas, las pinzas ópticas todavía conducen a grandes avances yse utilizan ampliamente hoy en día para estudiar sistemas biológicos.
Sin embargo, las pinzas ópticas tienen defectos. La interacción prolongada con el rayo láser puede alterar moléculas y partículas o dañarlas con un calor excesivo.
Investigadores de la Universidad de Texas en Austin han creado una nueva versión de la tecnología de pinzas ópticas que soluciona este problema, un desarrollo que podría abrir las herramientas ya muy apreciadas a nuevos tipos de investigación y simplificar los procesos para usarlas en la actualidad.
El avance que evita este problema de sobrecalentamiento surge de la combinación de dos conceptos: el uso de un sustrato compuesto por materiales que se enfrían cuando se les ilumina una luz en este caso, un láser; y un concepto llamadotermoforesis, un fenómeno en el que las partículas móviles comúnmente gravitarán hacia un ambiente más frío.
Los materiales más fríos atraen partículas, haciéndolas más fáciles de aislar, al mismo tiempo que las protegen del sobrecalentamiento. Al resolver el problema del calor, las pinzas ópticas podrían volverse más ampliamente utilizadas para estudiar biomoléculas, ADN, enfermedades y más.
"Las pinzas ópticas tienen muchas ventajas, pero son limitadas porque cada vez que la luz captura objetos, se calientan", dijo Yuebing Zheng, autor correspondiente de un nuevo artículo publicado en avances científicos y profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker. "Nuestra herramienta aborda este desafío crítico; en lugar de calentar los objetos atrapados, los controlamos a una temperatura más baja".
Las pinzas ópticas hacen lo mismo que las pinzas normales: recoger objetos pequeños y manipularlos. Sin embargo, las pinzas ópticas funcionan a una escala mucho más pequeña y utilizan la luz para capturar y mover objetos.
Analizar el ADN es un uso común de las pinzas ópticas. Pero hacerlo requiere unir perlas de vidrio de tamaño nanométrico a las partículas. Luego, para mover las partículas, el láser se ilumina en las perlas, no en las partículas en sí, porque el ADN seríadañado por el efecto de calentamiento de la luz.
"Cuando se ve obligado a agregar más pasos al proceso, aumenta la incertidumbre porque ahora ha introducido algo más en el sistema biológico que puede afectarlo", dijo Zheng.
Esta versión nueva y mejorada de pinzas ópticas elimina estos pasos adicionales.
Los próximos pasos del equipo incluyen el desarrollo de sistemas de control autónomos, haciéndolos más fáciles de usar para personas sin capacitación especializada y extendiendo las capacidades de las pinzas para manejar fluidos biológicos como sangre y orina. Y están trabajando para comercializar el descubrimiento.
Zheng y su equipo tienen mucha variedad en sus investigaciones, pero todo se centra en la luz y cómo interactúa con los materiales. Debido a este enfoque en la luz, ha seguido de cerca y ha utilizado pinzas ópticas en su investigación. Los investigadores fueronfamiliarizados con la termoforesis y esperaban poder activarla con materiales más fríos, que en realidad atraerían partículas al láser para simplificar el análisis.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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