jueves, 23 de julio de 2015


La Universidad Nacional Autónoma de México posee los institutos de Ingeniería (II) y de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM. Estas dos entidades han desarrollado microrobots que emulan el nado de microorganismos. Este avance no sólo ayudará a responder preguntas de la biología, la física e ingeniería, sino que además tiene potencial uso en la industria o en tamaños aún más pequeños, nanométricos, para cuidar nuestras arterias o depositar medicamentos de manera localizada. Se ha establecido además una estrecha colaboración con Erik Lauga, de la Universidad de Cambridge, quien es referencia en el tema y estudia locomoción en fluidos.

Desde el punto de vista biológico, explicó Francisco Godínez, del II, es importante estudiar esto porque aún se desconocen los procesos de concepción, por mencionar un caso. “Si pensamos en un espermatozoide parece ser claro que tiene un flagelo que se mueve, pero a ciencia cierta no se entiende cómo se desplaza en la mucosidad vaginal”.

En realidad, se debe tomar en cuenta cómo se excitan para que se muevan en un medio, es decir, cómo se controlan inalámbricamente; también, la geometría del nadador y, por último, el medio o el tipo de fluido donde se desplazan.

Foto: Agencia DiCYT
Godínez explicó que nadan a un bajo número de Reynolds. Este número es un parámetro adimensional que relaciona las fuerzas de inercia con las fuerzas viscosas, y que simplemente significa que no tienen inercia. A diferencia de un humano o una ballena que dejan de patalear o aletear y se siguen desplazando, en el caso de esos microorganismos, si dejan de mover el flagelo, instantáneamente quedan quietos.

El equipo, donde también participa Roberto Zenit, del IIM, ha construido tres diferentes tipos de microrobots para extrapolar los resultados y explicar qué pasa. Tomaron como modelo a los espermatozoides y a la bacteria Escherichia coli, que tiene una cabeza elipsoidal y varios flagelos que se enrollan y forman una especie de hélice rígida, con la que se impulsan en su medio, normalmente agua sucia. En un tercer modelo, con un filamento altamente flexible, se pretende modificar la cinemática del robot para estudiar cómo se desplaza en diferentes fluidos.

Los microrobots, además de tener un reducido tamaño (con alrededor de 30 milímetros: 10 o 12 de cabeza y 20 de cola) son  de bajo costo, porque están hechos de materiales sencillos. Las “colas” son de fibra óptica para emular el nado del espermatozoide y filamentos de látex, para el caso de E. coli.

En el cuerpo o cabeza se atrapa una burbuja de aire para lograr una flotación neutra; de otro modo, tiende a irse hacia arriba o hundirse. Para darles movimiento, se emplean bobinas Helmholtz, un arreglo de alambres enrollados por los cuales se pasa corriente eléctrica para generar un campo magnético, en rotación. Justo en el centro del par de bobinas se coloca una pecera con mezclas de glucosa y agua, o poliacrilamida, que es un polímero; el movimiento de estas últimas hace que el imán dentro de la cabeza del “nadador” iguale las líneas de campo de las bobinas, y entonces el robot rota y se desplaza.

Durante sus investigaciones, en las que se videograba y estudia el desempeño y velocidad de los nadadores, Godínez y sus colaboradores encontraron que los robots “multicolas” presentan un incremento sustancial de la velocidad, en comparación con los que utilizan una sola. “Con varias colas se pueden impulsar mejor”, dijo.

Fuente: Agencia DiCYT

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