Microescobillas fototácticas que nadan controladas por luz

dibujo20161024-schematic-design-and-structure-characterization-of-a-janus-artificial-microswimmer-nnano-2016-187-f1

Se ha fabricado un nuevo motor molecular autopropulsado que responde a la luz (fototaxis). Una microescobilla de 11 μm de longitud con una empuñadura de silicio de 7 µm, adornada con nanopartículas de platino, que actúa de fotocátodo, y un haz de fibras de 4 µm, formado por nanohilos de dióxido de titanio (TiO2), que actúa como fotoánodo (su diámetro es de ∼2,6 µm). Cuando se sumerge en un par redox (como peróxido de hidrógeno o benzoquinona/hidroquinona) se propulsa por autoelectroforesis en presencia de un gradiente de luz (se usa un diodo LED ultravioleta a 365 nm); el impulso proviene del movimiento de iones a lo largo de la microescobilla durante la reacción redox fotocatalítica.

El control fototáctico del movimiento de las microescobillas es tan fino que permite que describan los trazos de la palabra «nano» como muestra el vídeo de youtube. Formando un bosque de microescobillas sobre la superficie de un microobjeto se logra que adquiera la fototaxis que muestran muchos microorganismos fotosintéticos móviles. Un trabajo espectacular publicado en Baohu Dai, Jizhuang Wang, …, Jinyao Tang, «Programmable artificial phototactic microswimmer,» Nature Nanotechnology (17 Oct 2016), doi: 10.1038/nnano.2016.187; más información divulgativa en Ayusman Sen, «Self-propelled motors: Light-seeking synthetic trees,» Nature Nanotechnology (17 Oct 2016), doi: 10.1038/nnano.2016.222.

dibujo20161024-the-janus-nanotree-self-aligns-with-the-illumination-direction-and-nanotree-navigation-nnano-2016-187-f4

Se pueden diseñar dos tipos de microescobillas (bautizadas nanoárboles de Jano, Janus nanotrees, en el artículo) que muestran fototaxis positiva (se dirigen hacia una fuente de luz) y fototaxis negativa (se alejan lejos de una fuente de luz). La gran ventaja de las microescobillas es que no necesitan una fuente de combustible. El único requisito es sumergirlas en un par redox, un sistema con un dador y un aceptor de electrones. Se puede usar una disolución al 0,1% de peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua, que se descompone de forma espontánea. O un par redox reversible como 1,4-benzoquinona/hidroquinona (Q/QH2).

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=gG_qhujg6VE]

Este vídeo de youtube ilustra muy bien el control fototáctico del movimiento de las microescobillas. Mediante cuatro fuentes de luz y un joystick es posible lograr que la trayectoria de la microescobilla (cuya masa es ∼1 mg) deletree las letras de la palabra «nano». Una aplicación curiosa pero inútil. Los autores proponen que los microrrobots y nanorrobots fototácticos tendrán aplicaciones en ciencias de la salud (como la cirugía no invasiva y el suministro dirigido de fármacos). Por supuesto, para ello se requerirán avances que logren su biocompatibilidad. Los motores moleculares, ya premiados con el Nobel de Química de 2016, tienen un futuro biomédico realmente muy prometedor (aunque aún falten varias décadas para su uso generalizado).



Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 24 octubre, 2016
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Nanotecnología • Noticias • Óptica • Physics • Science
Etiqueta(s): ,