(Noticias de Nanowerk) Los cilios son los ujieres diligentes del cuerpo. Estos vellos microscópicos, que mueven fluidos mediante latidos rítmicos, son responsables de impulsar el líquido cefalorraquídeo en el cerebro, despejar la flema y la suciedad de los pulmones y mantener limpios otros órganos y tejidos. Una maravilla técnica, los cilios han resultado difíciles de reproducir en aplicaciones de ingeniería, especialmente a microescala. Los investigadores de Cornell ahora han diseñado un sistema ciliar artificial de tamaño micro utilizando componentes a base de platino que pueden controlar el movimiento de fluidos a tal escala. La tecnología podría algún día habilitar dispositivos de diagnóstico portátiles de bajo costo para analizar muestras de sangre, manipular células o ayudar en los procesos de microfabricación. El artículo del grupo publicado en Naturaleza (“Metasuperficies de cilios para la manipulación microfluídica programable electrónicamente”). El autor principal es el estudiante de doctorado Wei Wang. Un dispositivo típico contiene una "alfombra" de alrededor de mil cilios artificiales. A medida que oscila el voltaje en cada cilio, su superficie se oxida y se reduce periódicamente, lo que hace que el cilio se doble hacia adelante y hacia atrás, lo que le permite bombear fluido a decenas de micrones por segundo. (Imagen: Noël Heaney, Universidad de Cornell) "Hay muchas maneras de hacer cilios artificiales que respondan a la luz, a las fuerzas magnéticas o electrostáticas", dijo Wang. “Pero somos los primeros en usar nuestro nuevo nano actuador para demostrar cilios artificiales que se controlan individualmente”. El proyecto, dirigido por el autor principal del artículo, Itai Cohen, profesor de física en la Facultad de Artes y Ciencias, se basa en un actuador eléctrico basado en platino, la parte del dispositivo que se mueve, que su grupo creó previamente para permitir robots microscópicos para caminar. La mecánica de esas piernas de bot dobladas es similar, pero la función y las aplicaciones del sistema de cilios son diferentes y bastante flexibles. “Lo que estamos mostrando aquí”, dijo Cohen, “es que una vez que puede abordar individualmente estos cilios, puede manipular los flujos de la forma que desee. Puede crear múltiples trayectorias separadas, puede crear un flujo circular, puede crear transporte o flujos que se dividen en dos caminos y luego se recombinan. Puede obtener líneas de flujo en tres dimensiones. Todo es posible." “Ha sido muy difícil usar las plataformas existentes para crear cilios que son pequeños, funcionan en el agua, son direccionables eléctricamente y pueden integrarse con componentes electrónicos interesantes”, dijo Cohen. “Este sistema resuelve estos problemas. Y con este tipo de plataforma, esperamos desarrollar la próxima ola de dispositivos de manipulación de microfluidos”. Un dispositivo típico consta de un chip que contiene 16 unidades cuadradas con 8 arreglos de cilios por unidad y 8 cilios por arreglo, con cada cilio de aproximadamente 50 micrómetros de largo, lo que da como resultado una "alfombra" de alrededor de mil cilios artificiales. A medida que oscila el voltaje en cada cilio, su superficie se oxida y se reduce periódicamente, lo que hace que el cilio se doble hacia adelante y hacia atrás, lo que le permite bombear fluido a decenas de micrones por segundo. Se pueden activar diferentes matrices de forma independiente, creando así una combinación interminable de patrones de flujo que imitan la flexibilidad observada en sus contrapartes biológicas. Como beneficio adicional, el equipo creó un dispositivo de cilios que está equipado con un circuito de reloj complementario de metal-óxido-semiconductor (CMOS), esencialmente un "cerebro" electrónico que permite que los cilios funcionen sin estar atados a un sistema informático convencional. Eso abre la puerta al desarrollo de una serie de pruebas de diagnóstico de bajo costo que podrían realizarse en el campo. “Se puede imaginar en el futuro, las personas toman este pequeño dispositivo centímetro por centímetro, le ponen una gota de sangre y realizan todos los ensayos”, dijo Cohen. “No tendrías que tener una bomba elegante, no tendrías que tener ningún equipo, simplemente lo pondrías literalmente bajo la luz del sol y funcionaría.