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12 NOVIEMBRE 2020
Investigación

El Grupo de Óptica UC participa en el desarrollo de un novedoso nanomotor impulsado por fuerzas ópticas con aplicaciones médicas

Los investigadores describen en la revista “Science Advances” este dispositivo capaz de desplazar y rotar mini-objetos

​Investigadores del Grupo de Óptica de la Universidad de Cantabria han participado en el desarrollo de un novedoso nanomotor capaz de desplazar y rotar objetos a escala nanométrica, lo que puede tener diversas aplicaciones en el campo de la salud, por ejemplo el diagnóstico personalizado o la realización de análisis bioquímicos complejos como las tan nombradas hoy en día PCR. El trabajo, firmado por científicos de la UC y de otros cuatro centros internacionales de investigación, ha sido publicado en la prestigiosa revista científica "Science Advances".

Se trata de una aportación que permitirá avanzar en la tecnología denominada "lab-on-a chip" (LOC), que combina microfluidos y nanotecnología para disponer de un "mini-laboratorio". A esta escala microscópica es preciso contar con robots en miniatura capaces de "manejar" cosas: tanto las posibles muestras que se quieran analizar como las herramientas necesarias para hacerlo. "Con estos aparatos podríamos aproximarnos a células y también a virus, viendo por ejemplo cómo atacan al organismo y cómo puede abordarse su tratamiento con fármacos", explica el investigador de la UC Pablo Albella.

Investigador Ramón y Cajal en el Grupo de Óptica, Albella es el responsable del proyecto en la Universidad de Cantabria y ha trabajado junto a científicos del Imperial College London, la Universidad de Munich, la de Nottingham y el CSIC, liderados por Y. Tanaka y T. Shimura del Instituto de Ciencia Industrial de la Universidad de Tokyo. "Este proyecto ha constituido un gran reto, ya que requiere construir piezas muy distintas a las que estamos acostumbrados en nuestro día a día", explica el científico.

Vehículos diminutos

El sistema diseñado por el equipo internacional consiste en una serie de nanomotores lineales compuestos por una red de nanobarras de oro que transforman la energía luminosa en energía mecánica. Al ser expuestos a la luz de un láser, los dispositivos pueden desplazarse o rotar gracias a las fuerzas ópticas que genera la luz sobre ellos, convirtiéndose en una especie de "vehículos" más pequeños que una bacteria.

"Si pensamos por ejemplo en un velero, sabemos que para que se mueva hay que ajustar las velas en función del viento que sople; sin embargo, estos nanomotores tienen la ventaja de que no están obligados a seguir la dirección de la luz. Esta solo hace de "combustible", pero el movimiento lo podemos orientar y manejar como si fuera una marioneta, en cualquier dirección, e incluso detenerlo o rotar", explica Albella.

La clave de esta tecnología reside en la plasmónica, un campo de la nanofotónica en el que el Grupo de Óptica tiene amplia experiencia. "Cuando la luz interacciona con la red de nanobarras de oro, se pueden generar resonancias plasmónicas localizadas -que son oscilaciones colectivas de electrones libres- capaces de producir luz dispersa amplificada en una dirección particular e impulsar así el movimiento", señala el investigador.

En opinión de Pablo Albella, estos nuevos nanomotores que no requieren de complejas configuraciones de iluminación darán un impulso al mundo de la microfluídica, incorporando esa nueva herramienta a los dispositivos "lab-on-a-chip". Estos, a su vez, "facilitarán la realización de tareas impensables no hace mucho tiempo, como el etiquetado individual de células o el estudio del efecto de los niveles de un fármaco sobre la quimiotaxis de células vivas in vitro", apunta.


Albella ha coordinado las labores de modelado óptico para el diseño de la estructura de los nanomotores, proponiendo un prototipo. Sus colegas de otros países se han enfocado en otras facetas del proyecto como la fabricación y testeo del dispositivo, en una colaboración multidisciplinar que ha durado cinco años y abrirá nuevos campos de investigación y aplicación de los resultados.

Referencia del artículo:

Y. Y. Tanaka, P. Albella, M. Rahmani, V. Giannini, S. A. Maier, T. Shimura, "Plasmonic linear nanomotor using lateral optical forces". Sci. Adv. 6, eabc3726 (2020)

DOI: 10.1126/sciadv.abc3726

PIE DE FOTO: Pablo Albella, en su despacho de la Facultad de Ciencias / Gráfico que refleja el funcionamiento de los dispositivos.




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