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.
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| 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
 y de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM. Est...)
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