Una nueva tecnología controla flujos en tres dimensiones a partir de barreras virtuales generadas con luz

Científicos del Departamento de Física Aplicada II de la Universidad de Málaga han participado en el diseño de una nueva tecnología que controla fluidos y partículas en tres dimensiones mediante barreras térmicas virtuales generadas con luz.

Denominadas barreras optofluídicas reconfigurables, permiten manipular el entorno de forma precisa, rápida y sin contacto, logrando desviar, atrapar o separar partículas sin necesidad de estructuras físicas fijas. El hallazgo ha sido publicado en la revista 'Nature Photonics'.

Se trata de una investigación internacional, dentro del campo de la microfluídica -que estudia y manipula el comportamiento de fluidos en pequeñas cantidades, con dimensiones microscópicas-, de la que, junto al del Multiphysics Modeling School (MMS) de la UMA, también forman parte el 'Nanophotonic Systems Laboratory' (ETH Zurich) y el Nanoparticle Trapping Laboratory (NanoTLab), de la Universidad de Granada.

Estas barreras han sido desarrolladas mediante gradientes de temperatura inducidos ópticamente. En concreto, se crean al iluminar superficies recubiertas con nanopartículas de oro alargadas (AuNRs), lo que genera estos gradientes de temperatura localizados por conversión fototérmica y el flujo de fluido, utilizando fenómenos como la termo-ósmosis, la termoforesis y la propia convección natural.

"Gracias a que se pueden configurar en tiempo real, esta tecnología puede adaptarse de forma dinámica a tareas como guiar o separar partículas, así como simular entornos bilógicos reales", explica el investigador de la UMA Emilio Ruiz Reina, uno de los autores de este trabajo, que añade que, como también permite múltiples funciones, facilita el diseño de herramientas portátiles, rápidas y precisas para, por ejemplo, análisis clínicos, estudios farmacológicos o investigación básica.

En este sentido, el experto asegura su impacto directo en la medicina personalizada y la biotecnología y destaca que esta solución innovadora abre la puerta a sistemas lab-on-chip -dispositivos miniaturizados que integran diversas etapas de un laboratorio convencional en un único chip de pocos milímetros de tamaño- reconfigurables, compactos y altamente eficientes.

"Este estudio se ha basado en una metodología híbrida que combina experimentación avanzada con simulaciones numéricas de alta fidelidad. Los modelos computacionales han permitido predecir el comportamiento térmico y fluídico en geometrías complejas, optimizando el diseño de los experimentos. A su vez, los resultados experimentales han servido para validar y refinar los modelos, en un proceso de retroalimentación continua que ha sido clave para alcanzar el nivel de control demostrado", concluye el profesor Ruiz Reina, que también es coordinador en la UMA del MMS.