Fue en 1726 que Sir Isaac Newton compartió por primera vez la historia de cómo una vez se sentó debajo de un manzano reflexionando sobre por qué la fruta cayó directamente al suelo. El físico dijo que estas meditaciones del lado del tronco son lo que previamente lo llevaron a plantear la teoría de la gravedad en 1687. Algunos incluso exageraron la historia para sugerir que la idea lo golpeó literalmente en forma de una manzana en la cabeza.
Sin embargo, no solemos esperar a que una manzana caiga de una rama para apoderarse de ella. En su lugar, lo arrancamos nosotros mismos, una tarea fácil cuando el objeto es sólido.
Cuando tratamos con líquidos y tratamos de producir gotitas, todavía estamos a merced de la gravedad. Solo tiene que autoadministrarse gotas para los ojos, usando una pipeta que viene con un vial comprado en la tienda, una vez para saber qué tan difícil es aprovechar los poderes de la gravedad a su favor y guiar las gotas precisas de acuerdo con la dosis en su palanca. globo ocular abierto
La maquinaria actual utilizada para inyectar líquidos en cápsulas de píldoras está limitada de manera similar por la fuerza de la gravedad, al igual que el mecanismo dentro de una impresora que escupe tinta en un trozo de papel o incluso en boquillas que dispensan los ingredientes licuados para hacer dulces.
Sin embargo, si uno puede desafiar la fuerza que nos mantiene a todos en tierra, se abre todo un campo de posibilidades, especialmente en el floreciente campo de la fabricación aditiva, donde la tecnología se está utilizando para construir objetos tridimensionales una capa fina a la vez. Investigadores de la Universidad de Harvard informan hoy en Science Advances que han desarrollado una nueva técnica que utiliza ondas de sonido para controlar la impresión de gotas a demanda, sin importar la viscosidad del líquido.
Al controlar la posición del objetivo, las gotas expulsadas se pueden depositar y modelar cuidadosamente en cualquier lugar. En este ejemplo, las gotas de miel se modelan en un sustrato de vidrio. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universidad de Harvard) Quizás no a diferencia del mismo Newton, el autor principal del estudio, Daniele Foresti, un físico aplicado en Harvard, estaba trabajando en una investigación no relacionada en su laboratorio, utilizando levitación acústica para suspender cosas como gránulos de café, agua e incluso palillos de dientes en el aire, cuando la idea era aplicar lo que estaba haciendo para imprimir lo golpeó. Pudo poner a prueba su visión cuando se convirtió en becario postdoctoral en el laboratorio dirigido por Jennifer Lewis, científica de materiales en Harvard y coautora del estudio que se especializa en impresión 3D.
Las impresoras de inyección de tinta típicas crean imágenes usando pequeñas gotas de tinta, pero el tipo de tinta que se usa tiene que encajar en un punto dulce de viscosidad (aproximadamente 10 veces más viscoso que el agua) para fluir con la suficiente facilidad como para formar gotas rápidamente y gotear hacia abajo con la ayuda de gravedad Pero, ¿qué pasa si quieres tener más control sobre fluidos más espesos ?, se preguntaron los investigadores. A veces, los biopolímeros a base de azúcar, tan pegajosos como la miel, estamos hablando 25, 000 veces más viscosos que el agua, se usan en la fabricación de productos biofarmacéuticos.
Con este objetivo en mente, el equipo creó una herramienta llamada eyector de voxel acústoforético subwave o subwavelengthlengleft, que es un nombre científico sofisticado para un pequeño dispositivo con una cámara cilíndrica en el que un campo acústico súper confinado crea una fuerza de tracción 100 veces más fuerte que gravedad en la punta de una pequeña boquilla de impresora.
Usando el subWAVE, los investigadores crearon una pila de metal líquido. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universidad de Harvard) El líquido desciende por la boquilla y cuando llega a la punta, comienza a crecer una gota. Puede observar que esto sucede cuando enciende el grifo y observa cómo crecen las gotas antes de caer hacia el fondo del fregadero. Justo cuando la gotita alcanza el tamaño deseado, se administran ondas de sonido controladas que llenan la cámara con tal intensidad que la gotita se arranca de la punta de la varilla, al igual que "una manzana de un árbol", dice Lewis, y se guía con seguridad hacia el material. a continuación, donde debe imprimirse o inyectarse.
"El uso de radiación acústica para forzar la caída de una boquilla es nuevo y genial", dice Bruce Drinkwater, un ingeniero ultrasónico de la Universidad de Bristol que no participó en la investigación. “Lo que esto significa es que a medida que emerge la gota, se puede extraer de la boquilla de forma controlable. Es como un par de manos invisibles que forman y moldean la gota a medida que emerge ”.
Al confiar en la simple gravedad anterior para mover gotitas precisas a ubicaciones exactas, la viscosidad o el flujo del líquido complican la tarea. Pero cuando se niega la gravedad, la viscosidad no importa tanto. El equipo pudo usar esta tecnología para "imprimir" gotas de una amplia gama de líquidos, desde metal líquido hasta resina utilizada para fabricar lentes de cámara diminutas y líquido de células madre.
El equipo salpicaba un Oreo con gotas de miel. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universidad de Harvard) Si bien los investigadores creen que la tecnología podría usarse en una variedad de campos, es particularmente emocionante para la industria farmacéutica y el campo en desarrollo de productos biológicos, que implica entregar material celular sensible y altamente concentrado a los pacientes para tratar enfermedades. Debido a que el sonido no penetra fácilmente los líquidos, el material celular delicado podría transferirse de manera segura utilizando esta nueva técnica, dice Lewis.
"Lo que lo convierte en un trabajo muy significativo es que es más o menos independiente del líquido que se imprime, lo que amplía la gama de materiales que se pueden imprimir", dice Drinkwater.
Incluso imprimieron gotas de miel en una galleta Oreo.
