{"id":79190,"date":"2020-11-11T15:31:15","date_gmt":"2020-11-11T14:31:15","guid":{"rendered":"http:\/\/ibecbarcelona.eu\/?p=79190"},"modified":"2020-11-25T09:38:12","modified_gmt":"2020-11-25T08:38:12","slug":"movimiento-de-los-microrrobots-y-fuerza-ionica-teoria-y-experimentos-descifran-su-relacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/movimiento-de-los-microrrobots-y-fuerza-ionica-teoria-y-experimentos-descifran-su-relacion\/","title":{"rendered":"Movimiento de los microrrobots y fuerza i\u00f3nica: teor\u00eda y experimentos descifran su relaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Gracias a esto, tambi\u00e9n consiguen desarrollar una posible soluci\u00f3n para que no pierdan movilidad cuando haya sales presentes en el medio, como ocurre en medios fisiol\u00f3gicos.<\/p>\n

\"\"
Fig.1<\/figcaption><\/figure>\n

Los microrrobots son estructuras biocompatibles y biodegradables de forma esf\u00e9rica o cil\u00edndrica desarrolladas con t\u00e9cnicas de nanobioingenier\u00eda. Una de sus caracter\u00edsticas m\u00e1s importantes es que son capaces de autopropulsarse dentro de l\u00edquidos, es decir, de moverse por s\u00ed mismos sin manipulaci\u00f3n externa, como si fueran microsubmarinos. El grupo de investigaci\u00f3n \u201cDispositivos NanoBio Inteligentes\u201d del profesor de investigaci\u00f3n ICREA Dr. Samuel S\u00e1nchez del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) en Barcelona es pionero en el estudio y desarrollo de microrrobots propulsados por enzimas, m\u00e1quinas catal\u00edticas a escala nanosc\u00f3pica.<\/p>\n

<\/h6>\n
Fig.1.<\/em> Imagen de microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido de los\u00a0<\/span><\/span>microrrobots<\/span><\/span>\u00a0mostrando su superficie rugosa.<\/span><\/span> Fuente<\/span><\/span><\/span><\/span>: <\/span><\/span>Ionic<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>Species<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>Affect<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>the<\/span><\/span>\u00a0Self-<\/span><\/span>Propulsion<\/span><\/span>\u00a0of\u00a0<\/span><\/span>Urease-Powered<\/span><\/span>\u00a0Micromotors.<\/span><\/span><\/a>\u00a0<\/span><\/span>Research<\/span><\/span>, 2020.<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span><\/span><\/h6>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fig. 2<\/figcaption><\/figure>\n

Tradicionalmente se ha estudiado el movimiento de estos microrrobots en agua pero ahora, los mismos investigadores acaban de dar un paso m\u00e1s hacia su aplicaci\u00f3n real en medios fisiol\u00f3gicos, ya que \u00e9stos presentan una composici\u00f3n m\u00e1s compleja incluyendo sales e iones. Concretamente, los investigadores han descubierto que la concentraci\u00f3n de sales en el l\u00edquido es determinante para la velocidad del movimiento de los microrrobots.<\/strong> S\u00e1nchez, su equipo y colaboradores, lo publican en dos trabajos, en las revistas Physical Review Letters y Research<\/em>, y concluyen que el movimiento de los microrrobots ocurre en funci\u00f3n de la cantidad de sales presentes en el l\u00edquido en el que se encuentren: a mayor concentraci\u00f3n de sales, menor movimiento. Tambi\u00e9n proponen una soluci\u00f3n para que los microrrobots no pierdan movilidad.<\/p>\n

Fig.2.<\/em> Imagen de microscop\u00eda de fluorescencia mostrando la ureasa (marcada en verde) adherida a la superficie de los\u00a0<\/span><\/span>microrrobots<\/span><\/span>. Recuadro: imagen de microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n de un <\/span><\/span>microrrobot<\/span><\/span>.\u00a0<\/span><\/span>Fuente:<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>Ionic<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>Species<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>Affect<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>the<\/span><\/span>\u00a0Self-<\/span><\/span>Propulsion<\/span><\/span>\u00a0of\u00a0<\/span><\/span>Urease-Powered<\/span><\/span>\u00a0Micromotors.<\/span><\/span><\/a>\u00a0<\/span><\/span>Research<\/span><\/span>, 2020.<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/h6>\n

Un nuevo modelo para explicar el movimiento\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/strong><\/h2>\n

Los microrrobots utilizados por los investigadores del IBEC son part\u00edculas activas en las que ocurre una reacci\u00f3n enzim\u00e1tica: est\u00e1n recubiertos con ureasa, la enzima que rompe la urea y la transforma en di\u00f3xido de carbono y amon\u00edaco. Es la descomposici\u00f3n de la urea la que hace que el microrrobot se mueva. Cl\u00e1sicamente, el estudio del movimiento por propulsi\u00f3n de este tipo de part\u00edculas ha dado importancia solamente a la generaci\u00f3n de productos qu\u00edmicos (con carga o sin carga) de una manera asim\u00e9trica alrededor del microrrobot, es decir cuando no se libera la misma cantidad de producto por todos los lados. En otras palabras, el planteamiento hasta ahora era que el movimiento de los microrrobots depend\u00eda apenas de la generaci\u00f3n de productos qu\u00edmicos, cargados o no. Sin embargo, ese modelo no pod\u00eda explicar la observaci\u00f3n de los investigadores del IBEC, que ve\u00edan c\u00f3mo en presencia de sales, el movimiento se reduc\u00eda. Por eso, en un primer estudio publicado en revista Physical Review Letters<\/em>, que cuenta con la colaboraci\u00f3n del Dr. Marino Arroyo, profesor de la Universidad Polit\u00e9cnica de Catalu\u00f1a (UPC) e investigador asociado del IBEC, los investigadores han aplicado un modelo de movimiento general para part\u00edculas qu\u00edmicamente activas que se propulsan liberando part\u00edculas con carga, llamadas iones, para estudiar el movimiento de estos microrrobots.<\/p>\n

El detallado estudio te\u00f3rico de ese modelo indic\u00f3 que la velocidad del movimiento de los microrrobots depende de la cantidad de sales en el medio, siendo menor a altas concentraciones. Contrariamente a las teor\u00edas cl\u00e1sicas, el movimiento s\u00ed depende de la liberaci\u00f3n de productos que tienen carga, de forma que cuando hay sales en el medio esa carga interacciona con ellos y no se generan las condiciones qu\u00edmicas adecuadas para el movimiento. Es por eso que en presencia de sales hay menos movimiento. Estos hallazgos te\u00f3ricos se han comprobado en una primera aproximaci\u00f3n experimental, comparando el movimiento de los microrrobots en agua pura y en agua con diferentes concentraciones del principal componente de la sal de cocina, el cloruro de sodio (NaCl).<\/p>\n

La teor\u00eda y los experimentos explican que los microrrobots se mueven por liberaci\u00f3n de iones, por lo que la presencia de \u00e9stos en el medio, en forma de sales, afecta a su movimiento.\u00a0\u00a0<\/strong><\/p>\n

Marco De\u00a0Corato, primer\u00a0co-autor del trabajo publicado en\u00a0\u201cPhysRevLett\u201d\u00a0<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

Experimentos y un n<\/span><\/span>u<\/span><\/span>evo recubrimiento para no perder mo<\/span><\/span>v<\/span><\/span>ilidad<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/strong><\/h2>\n

En un segundo trabajo, en esta ocasi\u00f3n experimental y publicado en la revista Research<\/em>, los investigadores estudiaron el movimiento de los microrrobots en condiciones fisiol\u00f3gicas y en medios con concentraciones variables de sales y con diferentes pHs (medida de la acidez del medio). Para eliminar un posible efecto de contacto de los microrrobots con la superficie inferior del recipiente en el movimiento, confirman que estos se mueven en 3D mediante microscop\u00eda hologr\u00e1fica digital.<\/p>\n

Dado que en las sales son unos de los principales componentes de los medios fisiol\u00f3gicos, resulta decisivo minimizar su efecto negativo para que los microrrobots se puedan usar en aplicaciones biom\u00e9dicas. Para alcanzar ese objetivo, los investigadores modificaron la superficie de los microrrobots con un envoltorio basado en un pol\u00edmero llamado polietilenglicol, y observaron que la velocidad aument\u00f3 significativamente a concentraciones intermedias de sales sin influir en la actividad enzim\u00e1tica.<\/p>\n

Entender el mecanismo fisicoqu\u00edmico por el cual se propulsan los microrrobots\u00a0\u00a0es esencial para que se puedan usar correctamente, y de forma controlada, en aplicaciones biom\u00e9dicas o tecnol\u00f3gicas futuras.\u201d\u00a0<\/strong><\/p>\n

Xavier Arqu\u00e9, primer autor de trabajo publicado en \u201cResearch<\/em>\u201d\u00a0<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

\n

Art\u00edculos cient\u00edficos de referencia:<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/p>\n

Marco De\u00a0Corato, Xavier Arqu\u00e9, Tania Pati\u00f1o, Marino Arroyo, Samuel S\u00e1nchez and Ignacio\u00a0Pagonabarraga\u00a0(2020).Self-Propulsion of Active Colloids via Ion Release: Theory and Experiments<\/span><\/a>.\u00a0<\/span>Physical Review Letters<\/span><\/i>, <\/span>124(10), 108001.<\/p>\n

Xavier\u00a0Arqu\u00e9, Xavier Andr\u00e9s, Rafael\u00a0Mestre, Bernard\u00a0Ciraulo, Jaime Ortega Arroyo,\u00a0Romain\u00a0Quidant, Tania\u00a0Pati\u00f1o, and Samuel S\u00e1nchez (2020).Ionic Species Affect the Self-Propulsion of Urease-Powered\u00a0<\/span>Micromotors<\/span><\/a>.\u00a0<\/span>Research<\/span><\/i>,\u00a0<\/span>Volume\u00a02020,\u00a0Article\u00a0ID 2424972.<\/p>\n

\n

Sobre el IBEC<\/strong><\/p>\n

El Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) es un centro CERCA, dos veces reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa, y miembro del Instituto de Ciencia y Tecnolog\u00eda de Barcelona (BIST). El IBEC lleva a cabo investigaciones multidisciplinares de excelencia en la frontera entre la ingenier\u00eda y las ciencias de la vida para generar conocimiento, integrando campos como la nanomedicina, biof\u00edsica, biotecnolog\u00eda, ingenier\u00eda de tejidos y las aplicaciones tecnol\u00f3gicas de la informaci\u00f3n en el campo de la salud. El IBEC se ha creado en 2005 por la Generalitat de Catalu\u00f1a, la Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Polit\u00e9cnica de Catalu\u00f1a (UPC).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

El grupo del Profesor ICREA Samuel S\u00e1nchez en IBEC revela que el movimiento autopropulsado de microrrobots depende de la cantidad de sales, denominada fuerza i\u00f3nica, presentes en el l\u00edquido donde navegan. Gracias al trabajo conjunto de investigadores te\u00f3ricos y experimentales, los investigadores consiguen desarrollar un modelo para entender el mecanismo por el que se propulsan los microrrobots.<\/h3>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":79184,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[97],"tags":[1309],"post_formats":[],"class_list":["post-79190","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticias-de-investigacion","tag-fuerza-ionica"],"yoast_head":"\nMovimiento de los microrrobots y fuerza i\u00f3nica: teor\u00eda y experimentos descifran su relaci\u00f3n - Institute for Bioengineering of Catalonia<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/movimiento-de-los-microrrobots-y-fuerza-ionica-teoria-y-experimentos-descifran-su-relacion\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"es_ES\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Movimiento de los microrrobots y fuerza i\u00f3nica: teor\u00eda y experimentos descifran su relaci\u00f3n - Institute for Bioengineering of Catalonia\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"El grupo del Profesor ICREA Samuel S\u00e1nchez en IBEC revela que el movimiento autopropulsado de microrrobots depende de la cantidad de sales, denominada fuerza i\u00f3nica, presentes en el l\u00edquido donde navegan. 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