DANIEL ORAN
MADRID, 17 Dic. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del MIT han inventado una forma de fabricar objetos 3D a nanoescala de casi cualquier forma. También modelarlos con variedad de materiales, incluidos metales, puntos cuánticos y ADN.
"Es una forma de colocar casi cualquier tipo de material en un patrón 3-D con una precisión a nanoescala", dice Edward Boyden, profesor asociado de ingeniería biológica y de ciencias del cerebro y cognitivas en el MIT (Massachusetts Institute of Technology). No es exactamente el traje de Ant-Man, pero el sistema produce estructuras 3D de una milésima parte del tamaño de los originales, explica el MIT en un comunicado.
Usando la nueva técnica, descrita en Science, los investigadores pueden crear cualquier forma y estructura que quieran al modelar un andamio de polímero con un láser. Después de colocar otros materiales útiles en el andamio, lo encogen, generando una milésima parte del volumen del original.
Según dicen los investigadores, estas pequeñas estructuras podrían tener aplicaciones en muchos campos, desde la óptica hasta la medicina y la robótica. La técnica utiliza el equipo que ya tienen muchos laboratorios de biología y ciencias de los materiales, lo que lo hace ampliamente accesible para los investigadores que desean probarlo.
Las técnicas existentes para crear nanoestructuras son limitadas en lo que pueden lograr. Grabar patrones en una superficie con luz puede producir nanoestructuras 2-D pero no funciona para estructuras 3-D. Es posible hacer nanoestructuras 3-D agregando capas una encima de la otra, pero este proceso es lento y desafiante. Y, aunque existen métodos que pueden imprimir directamente objetos en nanoescala en 3-D, están restringidos a materiales especializados como polímeros y plásticos, que carecen de las propiedades funcionales necesarias para muchas aplicaciones. Además, solo pueden generar estructuras autoportantes. (La técnica puede producir una pirámide sólida, por ejemplo, pero no una cadena unida o una esfera hueca).
Para superar estas limitaciones, Boyden y sus estudiantes decidieron adaptar una técnica que su laboratorio desarrolló hace unos años para obtener imágenes de alta resolución de tejido cerebral. Esta técnica, conocida como microscopía de expansión, implica incrustar tejido en un hidrogel y luego expandirlo, lo que permite obtener imágenes de alta resolución con un microscopio normal. Cientos de grupos de investigación en biología y medicina ahora están utilizando microscopía de expansión, ya que permite la visualización 3D de células y tejidos con hardware ordinario.
Al invertir este proceso, los investigadores descubrieron que podían crear objetos a gran escala incrustados en hidrogeles expandidos y luego reducirlos a nanoescala, un enfoque que denominan "fabricación de implosión".
Al igual que para la microscopía de expansión, los investigadores utilizaron un material muy absorbente hecho de poliacrilato, comúnmente encontrado en los pañales, como andamio para su proceso de nanofabricación. El andamio se baña en una solución que contiene moléculas de fluoresceína, que se adhieren al andamio cuando son activadas por la luz láser.
Mediante el uso de microscopía de dos fotones, que permite una orientación precisa de los puntos profundos dentro de una estructura, los investigadores adhieren moléculas de fluoresceína a ubicaciones específicas dentro del gel. Las moléculas de fluoresceína actúan como anclajes que pueden unirse a otros tipos de moléculas que los investigadores agregan.
"Pueden acoplarse los anclajes donde se quiera con luz, y luego se puede adjuntar lo que se quiera a los anclajes", dice Boyden. "Podría ser un punto cuántico, podría ser un trozo de ADN, podría ser una nanopartícula de oro".
