{"id":12436,"date":"2024-07-08T08:00:51","date_gmt":"2024-07-08T08:00:51","guid":{"rendered":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/?p=12436"},"modified":"2024-07-08T01:35:29","modified_gmt":"2024-07-08T01:35:29","slug":"hallan-un-novedoso-fenomeno-nanofluidico-integrable-en-tecnologias-para-diferentes-aplicaciones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/hallan-un-novedoso-fenomeno-nanofluidico-integrable-en-tecnologias-para-diferentes-aplicaciones\/","title":{"rendered":"Hallan un novedoso fen\u00f3meno nanoflu\u00eddico integrable en tecnolog\u00edas para diferentes aplicaciones"},"content":{"rendered":"

Especialistas del CONICET descubren una interacci\u00f3n ion-nanoflujo que abre nuevas posibilidades de desarrollo en inform\u00e1tica, energ\u00eda, salud y otras \u00e1reas. El estudio se public\u00f3 en ACS Nano<\/i>.<\/strong><\/span><\/p>\n

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La nanoflu\u00eddica es el estudio del comportamiento, manipulaci\u00f3n y control de fluidos que por estar confinados en estructuras de dimensiones nanom\u00e9tricas (un nan\u00f3metro equivale a la mil millon\u00e9sima parte de un metro) exhiben comportamientos f\u00edsicos y propiedades novedosas que pueden ser base para el desarrollo de tecnolog\u00edas innovadoras en salud, inform\u00e1tica, energ\u00eda, biotecnolog\u00eda y muchas otras \u00e1reas.<\/p>\n

Ahora, investigadores del CONICET descubrieron que en el interior de una red artificial de nanoporos interconectados se producen distintivas y novedosas interacciones entre el transporte de fluidos y el flujo de iones (\u00e1tomos cargados el\u00e9ctricamente) cuyo conocimiento y regulaci\u00f3n podr\u00eda servir para m\u00faltiples aplicaciones. El hallazgo se describe en la prestigiosa revista ACS Nano<\/em>.<\/p>\n

\u201cDescubrimos algo inusual, que una interrelaci\u00f3n entre el transporte de fluidos y el flujo de iones se produce espont\u00e1neamente (sin necesidad de invertir energ\u00eda) en una red artificial de nanoporos\u201d, afirma Mart\u00edn G. Bellino, director del trabajo e investigador del CONICET en el Instituto de Nanociencia y Nanotecnolog\u00eda (INN, CONICET- CNEA). Y contin\u00faa: \u201cLo novedoso no es en s\u00ed el nanomaterial, sino el fen\u00f3meno observado. Los iones pasan de ser simplemente transportados por el fluido a ser los pilotos que lo conducen, adem\u00e1s autorregulan su transporte y localizaci\u00f3n espacio-temporal seg\u00fan el tipo y la cantidad. Tambi\u00e9n vimos procesos donde ciertos iones ponen en tiempo en espera al fluido que los contiene para luego avanzar abruptamente. Resulta sorprendente ver procesos tan complejos en sistemas tan simples\u201d.<\/p>\n

Para Bellino, una de las virtudes m\u00e1s importantes de los fen\u00f3menos descritos en el estudio es que adem\u00e1s de ser espont\u00e1neos, son reconfigurables, es decir, se pueden predecir y controlar. \u201cUno puede, seg\u00fan la cantidad y el tipo de iones que elija (ion sodio, potasio, calcio u otro), definir el avance del fluido, es decir, programarlo. Por ejemplo, la selecci\u00f3n del tipo de ion funciona como la se\u00f1al de entrada (input) que determina la localizaci\u00f3n espacio-temporal de los flujos (output). La elecci\u00f3n de la cantidad en cambio funciona como controlador de la din\u00e1mica del transporte (como frena y acelera). Encontrar procesos espont\u00e1neos y a la vez controlables a partir de variables del sistema permite su aplicaci\u00f3n e integraci\u00f3n como unidades modulares aut\u00f3nomas de tama\u00f1o nanom\u00e9trico para realizar tareas programadas para muchas aplicaciones\u201d, puntualiza el investigador.<\/p>\n

Seg\u00fan Agust\u00edn Pizarro, primer autor del trabajo e investigador del Instituto de Nanosistemas, Escuela de Bio y Nanotecnolog\u00edas, (INS-UNSAM-CONICET), \u201cmanipular la materia desde lo at\u00f3mico y molecular, abre la posibilidad de construir redes artificiales de nanoporos con propiedades a medida ajustadas a la aplicaci\u00f3n en la que se las quiera integrar\u201d.<\/p>\n

Adem\u00e1s de descubrir que los fen\u00f3menos de transporte ion-fluido en pel\u00edculas delgadas nanoporosas no son simplemente flujos a trav\u00e9s del espacio poroso, \u201csino que presentan una interacci\u00f3n cruzada, tambi\u00e9n pudimos entender f\u00edsico-qu\u00edmicamente la g\u00e9nesis del fen\u00f3meno para lograr programarlo. En el futuro apuntaremos a evaluar el tr\u00e1nsito a nivel molecular donde efectos m\u00e1s marcados de confinamiento conlleven a nuevos comportamientos de trasporte inteligente\u201d, puntualiza Bellino.<\/p>\n

Aplicaciones potenciales de la nanoflu\u00eddica<\/strong><\/p>\n

Se podr\u00eda decir que la nanoflu\u00eddica es uno de los lenguajes de la naturaleza, indica Pizarro. Y contin\u00faa: \u201cMuchos de los procesos que ocurren en organismos vivos implican comunicaci\u00f3n a trav\u00e9s del transporte de fluidos. Por ejemplo, una c\u00e9lula es experta en enviar informaci\u00f3n a trav\u00e9s del flujo de iones, mensajes que son enviados desde cavidades de tama\u00f1o nanom\u00e9trico en su membrana, para que luego sea interpretada y se disparen acciones. Este fen\u00f3meno ocurre en las sinapsis cuando las neuronas se comunican\u201d.<\/p>\n

Precisamente, una de las principales motivaciones del trabajo del equipo del CONICET es desarrollar plataformas donde puedan tener lugar procesos bioinspirados: una red de nanoporos interconectados por donde se env\u00eden iones que desempe\u00f1en diferentes funciones.<\/p>\n

\u201cHace ya varios a\u00f1os que estamos interesados en la nanoflu\u00eddica, y en los maravillosos fen\u00f3menos que ocurren en esas escalas\u201d, se\u00f1ala Galo Soler-Illia, codirector del estudio e investigador del CONICET y director del INS. Y agrega: \u201cLo que nuestro trabajo demuestra es que cuando hay sales disueltas cargadas de iones en agua confinada, se producen cambios muy importantes en la movilidad del l\u00edquido, que son una compleja combinaci\u00f3n de efectos de mojado de las paredes, evaporaci\u00f3n y adsorci\u00f3n de iones\u201d.<\/p>\n

Cada sal tiene su \u201cpersonalidad\u201d y eso cambia la velocidad a la que el l\u00edquido circula. \u201cEsto es muy novedoso e interesante, por sus relaciones con los procesos biol\u00f3gicos, y tambi\u00e9n para el desarrollo de nuevas tecnolog\u00edas basadas en l\u00edquidos confinados, desde sensores a membranas de desalinizaci\u00f3n, a neuronas artificiales o incluso a \u2018computaci\u00f3n l\u00edquida\u2019\u201d, explica Soler-Illia quien junto a Bellino y otros colegas fundaron en 2017 Hybridon<\/em>, una empresa de base tecnol\u00f3gica que naci\u00f3 bajo el patrocinio del CONICET, la UNSAM, la CNEA y la UBA y que desarrolla productos y tecnolog\u00edas basadas en nanotecnolog\u00eda para diferentes sectores.<\/p>\n

En esa l\u00ednea, Pizarro menciona la iontr\u00f3nica, \u201cuna tecnolog\u00eda que naci\u00f3 hace pocos a\u00f1os e implica el uso de iones como informaci\u00f3n, conformando circuitos que funcionan en un medio l\u00edquido y que permitir\u00eda desarrollar procesos similares a los que hoy conocemos en inform\u00e1tica, pero bioinspirados: as\u00ed como hoy un circuito electr\u00f3nico opera a trav\u00e9s del env\u00edo de electrones, la iontr\u00f3nica ofrece la posibilidad de expandir eso y usar una librer\u00eda enorme de especies i\u00f3nicas para el env\u00edo y procesamiento de la informaci\u00f3n. En mi opini\u00f3n la iontr\u00f3nica va a tener un rol clave en la computaci\u00f3n del futuro\u201d.<\/p>\n

\u201cLa iontr\u00f3nica surgi\u00f3 a partir de la fusi\u00f3n de conceptos de la electr\u00f3nica y la biolog\u00eda. La idea central era la de entender c\u00f3mo los iones pueden llevar informaci\u00f3n en l\u00edquidos, a la manera de los sistemas biol\u00f3gicos, desde las membranas celulares a las neuronas. Fue evolucionando hacia la creaci\u00f3n de verdaderos circuitos l\u00f3gicos l\u00edquidos, en donde uno pueda usar esas propiedades de la f\u00edsicoqu\u00edmica de soluciones para enviar se\u00f1ales y almacenar informaci\u00f3n\u201d, explica Soler-Illia. Y agrega: \u201cEn el futuro, se espera poder integrar estos \u2018circuitos l\u00edquidos\u2019 con la electr\u00f3nica tradicional, para hacer verdaderas interfaces, por ejemplo, en implantes, visi\u00f3n artificial, m\u00fasculos artificiales, y otros dispositivos que conecten personas y m\u00e1quinas. Como dijo Arthur Clarke, \u2018la tecnolog\u00eda avanzada es indistinguible de la magia\u2019. All\u00e1 vamos\u201d.<\/p>\n

\u201cTodo lo que estamos aprendiendo en estos medios nanosc\u00f3picos es muy \u00fatil para dise\u00f1ar transportes espont\u00e1neos, pero que adem\u00e1s puedan cumplir con alguna premisa, por ejemplo, llevar un determinado compuesto a un lugar preciso y ejecutar una funci\u00f3n, en un lapso de tiempo definido, sin consumo de energ\u00eda y sin ninguna manipulaci\u00f3n externa\u201d, destaca Claudio Berli, codirector del estudio, investigador del CONICET y director del Instituto de Desarrollo Tecnol\u00f3gico para la Industria Qu\u00edmica (INTEC, CONICET- UNL).<\/p>\n

El transporte espont\u00e1neo de agua y iones en membranas nanoporosas tambi\u00e9n es el coraz\u00f3n de un problema de enorme inter\u00e9s actual: la generaci\u00f3n de electricidad a partir de la evaporaci\u00f3n del agua. \u201cUno se las puede arreglar para colectar la peque\u00f1a corriente el\u00e9ctrica del agua que circula en circuitos nanoflu\u00eddicos. Suena demasiado f\u00e1cil, pero funciona. Ya hay prototipos que pueden cargar el celular, sin consumo de energ\u00eda, solo impulsado por mol\u00e9culas de agua que se evaporan desde los nanoporos\u201d, afirma Berli, consultor de start-ups de bio y nanotecnolog\u00eda, como Lipomize<\/em>, una empresa especializada en el desarrollo y producci\u00f3n de formulaciones para la industria farmac\u00e9utica, dermocosm\u00e9tica y nutrac\u00e9utica.<\/p>\n

\u201cEl desarrollo de estrategias para el manejo preciso de l\u00edquidos a peque\u00f1as escalas tambi\u00e9n es un objetivo primordial para logar herramientas de control y manipulaci\u00f3n en dispositivos de diagn\u00f3stico biom\u00e9dico miniaturizados\u201d, se\u00f1ala Bellino. Y concluye: \u201cLos novedosos fen\u00f3menos que pudimos observar en nuestro trabajo tienen claras perspectivas de aplicaci\u00f3n en estas \u00e1reas de frontera incorporando la interacci\u00f3n ion-flujo como un principio distintivo de operaci\u00f3n\u201d.<\/p>\n<\/div>\n

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Autor: Bruno Geller<\/span><\/p>\n

Fuente: CONICET<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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