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Nanotecnologia

Pinças acústicas manipulam células vivas usando som

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/09/2009

Pinças acústicas manipulam células vivas com som

[Imagem: Tony Jun Huang, Jinjie Shi, Penn State]

As pinças ópticas, assim como várias outras técnicas para movimentar células e nanopartículas usando apenas a luz já estão presentes nos principais laboratórios do mundo. Contudo, seu funcionamento exige equipamentos grandes e complexos, de difícil miniaturização.

Agora, cientistas da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos, passaram da luz para o som, criando pinças acústicas capazes de manipular os mesmos objetos em nanoescala, mas tão pequenas que poderão ser inseridas no interior de biochips.

Movendo células

"As técnicas atuais para movimentar células individuais ou pequenas gotas exigem um bocado de energia e podem danificar e até mesmo matar as células vivas. As pinças acústicas são muito menores do que as pinças ópticas e usam 500.000 vezes menos energia," diz o professor Tony Jun Huang.

A possibilidade de manipular células vivas sem danificá-las, por si só seria suficiente para colocar a nova ferramenta de laboratório em destaque. Mas ela conta ainda com a vantagem de poder ser construída com as mesmas técnicas que a indústria eletrônica usa para fabricar os chips de computador.

Uma pesquisa recente começou a eliminar algumas das deficiências das pinças ópticas, ao usar a luz para induzir o movimento natural das células vivas - veja Cientistas movimentam células vivas usando apenas luz.

Pinças acústicas

As pinças acústicas são diferentes das pinças de sobrancelha - na verdade, são bem mais versáteis. Elas permitem posicionar vários objetos simultaneamente, dispondo-os equidistantes uns dos outros, formando linhas paralelas ou uma matriz.

Esta disposição física é provavelmente a mais útil nas pesquisas biológicas, permitindo que os cientistas disponham as células de forma a testar cada uma individualmente ou iniciem processos de cultivo para o crescimento de tecidos artificiais. A disposição organizada e ordenada facilita a aplicação dos diversos compostos químicos, assim como o monitoramento dos resultados.

A utilidade das pinças acústicas, contudo, vai além da biologia. Nanocientistas, físicos, químicos e cientistas dos materiais poderão usá-las para criar padrões de nanopartículas com qualquer finalidade, desde a fabricação de novos revestimentos até a criação de máscaras para o desenho de nanoestruturas.

Interação de ondas sonoras

As pinças ópticas funcionam por meio do controle preciso de várias ondas sonoras interagindo entre si.

Como as ondas sonoras têm pressão, elas podem empurrar objetos pequenos, como uma célula ou uma nanopartícula. Se duas fontes acústicas são colocadas em posições opostas, emitindo ondas sonoras de mesmo comprimento de onda, as duas ondas se anularão em um ponto preciso do espaço entre as duas fontes. Esse ponto pode ser visto como um canal, onde a pressão cessa e as partículas param de se movimentar.

Ao serem despejadas no recipiente ao redor do qual as ondas sonoras controladas estão sendo emitidas, essas partículas serão movimentadas até encontrarem o canal - o ponto onde as duas ondas sonoras se anulam - permanecendo aí.

Se os sons são emitidos a partir de fontes paralelas e opostas, os canais formarão linhas e conjuntos de linhas. Se as fontes sonoras forem colocadas nos ângulos corretos, os canais formarão estruturas de linhas e colunas precisas, como um tabuleiro de xadrez. Ao serem despejadas sobre o recipiente, as partículas se movimentarão até se ajustarem precisamente às interseções dos diversos canais, onde nenhuma força as forçará a movimentar-se novamente.

As pinças acústicas utilizam transdutores interdigitais como fontes de som, construídos sobre a superfície piezoelétrica de um chip. Usando a fotolitografia, a superfície do chip é escavada para formar canais. Esses canais são preenchidos com líquido para que as células e nanopartículas possam mover-se livremente sob a ação do som.

Bibliografia:

Artigo: Acoustic tweezers: patterning cells and microparticles using standing surface acoustic waves (SSAW)
Autores: Jinjie Shi, Daniel Ahmed, Xiaole Mao, Sz-Chin Steven Lin, Aitan Lawit, Tony Jun Huang
Revista: Lab on a Chip
Vol.: In Press
DOI: 10.1039/b910595f





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