Científicos crean un fluido que puede autoimpulsarse a lo largo de una superficie plana

Científicos crean un fluido que puede autoimpulsarse a lo largo de una superficie plana

Mover un líquido desde un punto A a un punto B por lo general requiere una superficie inclinada o una bomba de algún tipo para aplicar presión.

Un nuevo tipo de material que se encuentra en desarrollo por primera vez no requiere ningún tipo de impulso externo, basándose en un esqueleto retorcido de fibras microscópicas para moverlo en una dirección, abriendo el camino para una clase de fluido capaz de desplazarse a sí mismo a través de un canal.

Investigadores de la Universidad de Brandeis en Massachusetts tomaron «una pizca» de la naturaleza e investigaron cómo las propiedades biomecánicas de los materiales llamados microtúbulos podrían aplicarse a una mezcla para que se mueva en una dirección única en torno a un contenedor.

La mayoría de las células complejas, e incluso algunas bacterias, contienen una red de fibras de microtúbulos llamadas en conjunto un citoesqueleto, que se encarga de dar a la célula su forma y transportar materiales en torno a medida que tuerce, dobla, encoge y se estira.

Estas fibras se componen de una cadena de proteínas llamadas tubulina, que posee espirales alrededor de sí mismo para formar un cilindro de aproximadamente 25 nanómetros de diámetro.

En este caso particular, los investigadores utilizaron los microtúbulos que se encuentran dentro de los nervios del cerebro de una vaca.

Por su cuenta, la masa de fibras sería casi tan impresionante como telas de araña mojada. Sin embargo, los investigadores descubrieron que podían convertir una mezcla acuosa de microtúbulos de vaca en los motores moleculares mediante la adición de un par de otros ingredientes.

El primer ingrediente fue la quinesina, una proteína que se une naturalmente a los microtúbulos y «camina» a lo largo de su longitud en un contoneo molecular.

Otro componente fue la molécula portadora de energía trifosfato de adenosina (ATP), que generalmente proporciona una patada de potencia cada vez que dona uno de sus tres fosfatos a las proteínas, tales como la quinesina.

Al ponerlos juntos, los investigadores encontraron que la quinesina conectada un par de hilos de microtúbulos como un peldaño de una escalera, y – cuando se alimentaban con la ATP – estos se desplazaron en direcciones opuestas.

Cada quinesina que salió del extremo de una fibra pronto fue sustituida por otras que conectan otras fibras, creando un desorden que causó que estos se retuerzan a manera de gusanos microscópicos.

A continuación puede ver cómo estas cadenas se retuercen unas contra otras con la ayuda de la quinesina.

Lo interesante de este remolino de fibras fue que produjo pequeños remolinos en la mezcla gelatinosa.

Esta turbulencia se podría aprovechar para empujar el fluido en la misma dirección simplemente eligiendo la forma adecuada para el recipiente. Igualmente estos líquidos pueden ser animados a fluir a lo largo de varios metros.

Por supuesto, una vez que el ATP se queda sin fosfato para entregarlo a la quinesina, el flujo se detiene, lo que haría poco probable que esto sea utilizado para el transporte a gran escala de líquidos.

Sin embargo, podría ser fácilmente un papel para geles autopropulsados ​​en el futuro de la ingeniería mecánica.

«Desde un punto de vista tecnológico, los fluidos activos de auto-bombeo prepararon el terreno para la ingeniería de máquinas auto-organizadas que transforman directamente la energía química en trabajo mecánico», sugieren los investigadores en un resumen de su ponencia.

Incluso sin una aplicación, esta investigación ofrece información sobre la dinámica de los fluidos en movimiento dentro de nuestras propias células.

Tal vez un día vamos a estar viendo robótica reforzando las partes del cuerpo con fluidos cibernéticos autopropulsados ​​alimentados por las propias reservas de ATP de nuestro cuerpo.

Esta investigación fue publicada en Science.

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