Investigadores del Massachussets Institute of Technology, de los Estados Unidos, encontraron la forma de usar un potente haz de luz para manipular elementos microscópicos. Sería una herramienta muy útil tanto en biología molecular como en microcirugía y en la aplicación de métodos de reproducción asistida.

(31/10/07 – Agencia CyTA-Instituto Leloir – Por Alejandro Manrique) – Investigadores del Massachussets Institute of Technology (MIT), de los Estados Unidos, encontraron la forma de usar un potente haz de luz para manipular y moverse alrededor de células y otros objetos microscópicos sobre la superficie de un microchip.

Según explican Matthew Lang y David Appleyard, ambos del Departamento de Ingeniería Biológica del MIT, la nueva tecnología sería una herramienta importante para la investigación en biología y ciencia de los materiales.

El trabajo de los investigadores se publicará en un próximo número de la revista “Lab on a chip” y fue financiado por el Programa de Capacitación en Biotecnología de los Institutos de Salud, la Fundación Keck y el Laboratorio Lincoln del MIT.

En las últimas décadas, científicos de varios países desarrollaron diversas aplicaciones en torno al empleo de un haz de luz como pinza para manipular elementos en un nivel microscópico.

Finalmente, los investigadores del MIT descubrieron la manera de combinar esta poderosa herramienta para controlar, mover y medir objetos diminutos con a la versatilidad del diseño y fabricación de microchips. “Habría muchos usos en los campos donde la biología y la electrónica tienen injerencia”, comentó Lang.

Herramienta óptica

Una pinza óptica –se la llama así por su capacidad de atrapar, pero no porque tenga forma de herramienta– es un dispositivo que, mediante un láser, permite tomar objetos de tamaños que van desde fracciones hasta milésimas de milímetro.

Las cualidades eléctricas de láser de luz se utilizan para atraer y atrapar moléculas en las que puede penetrar (por ejemplo, si son paredes celulares), cortar o transportar, como el material genético.

Para los biólogos las pinzas ópticas se perfilan como una herramienta de trabajo que les permite estudiar tejidos como los de una célula, las moléculas de un virus o el mecanismo de transporte de una enzima, mientras que para los médicos es una tecnología de alta precisión útil en microcirugía y en la aplicación de métodos de reproducción asistida.

A los físicos, por su parte, les sirve para estudiar teórica y experimentalmente la propagación de la luz y su interacción con materiales microscópicos, sean biológicos o inorgánicos.

Sobre chips de silicio

“Las pinzas ópticas representan una de las herramientas a escala micro más pequeñas del mundo”, destaca Lang. “Ahora estamos aplicándola en la construcción de elementos sobre un chip”.

Como ejemplo puede citarse el estudio de la forma en que se comunican las neuronas al depositarlas sobre microchips donde los circuitos eléctricos impresos en el chip monitorean su comportamiento eléctrico. Con la nueva tecnología se puede colocar la célula justo debajo del sensor para medir la actividad sin necesidad de esperar a que las células se dispongan al azar.

Con este dispositivo no sólo se pueden controlar los movimientos, sino que también obtener medidas muy precisas de la posición de una célula. La manipulación se ejecuta habitualmente sobre una superficie de vidrio montada dentro de un microscopio, de modo que los efectos puedan observarse.

Pero la aplicación de esta técnica en los chips de silicio no es la adecuada ya que son opacos a la luz, dado que las pinzas ópticas usan el haz de luz que debe viajar a través del material para llegar a la superficie de trabajo. Por eso, la clave de su funcionamiento en un chip de silicio es la utilización de longitudes de onda de la luz infrarroja en lugar de la luz visible, que se puede producir fácilmente por láser.

Para el desarrollo del sistema, Lang y Appleyard no tenían una clara idea del espesor y la textura de las delgadas superficies de silicio utilizadas para fabricar microchips, ni tampoco cuál se adaptaría mejor. Además, esos dispositivos eran costosos y se conseguían usualmente en lotes de grandes cantidades.

“Pero no fue un problema, ya que en el MIT se fabrican las delgadas obleas de silicio a pequeña escala”, dijo Appleyard, a través de un informe del MIT.

Después de probar diferentes muestras para determinar cuál funcionaba mejor pudieron obtener un juego que encajaba bien. Luego evaluaron el sistema con una variedad de células y pequeñas superficies, entre ellas algunas que eran grandes para el estándar del funcionamiento de la pinza óptica. De ese modo, pudieron manipular un cuadrado con el centro hueco de 20 micrones (cada micrón representa una millonésima de metro), lo que les permitió demostrar que incluso objetos mucho más grandes podrían moverse o rotarse.

Otros elementos con los que experimentaron tenían dimensiones de sólo unos nanómetros, esto es, la milmillonésima parte de un metro. Dado que la dimensión de todas las células vivientes tiene un rango de manómetros a micrones, serían candidatas a ser manipuladas por la nueva tecnología. Para demostrar la versatilidad del sistema, los investigadores juntaron y dispusieron 16 células diminutas vivas de la bacteria Escherichia coli sobre un microchip formando las iniciales del prestigioso MIT.