Pinzas ópticas para estudiar micromundos
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Archivo particular
Innovación
Un dispositivo que concentra los rayos de luz láser para atrapar organismos microscópicos se está desarrollando en un laboratorio colombiano. Aunque su tamaño es minúsculo, se trata de una gran herramienta óptica, apropiada a las necesidades de la investigación del país, que permite manipular células, bacterias y hasta virus.
Cuando escuche hablar de pinzas ópticas, no imagine ningún adminículo para depilación o algo similar. La ciencia señala que se trata de un dispositivo que usa un haz de luz láser para atrapar partículas, y su aporte en el campo de la nanotecnología y la biología molecular es enorme. Con dicha herramienta se pueden manipular células, bacterias, virus, macromoléculas, moléculas individuales de ADN y material biológico, asegura el profesor Román Castañeda, director del Grupo de Óptica de la Universidad Nacional de Colombia en Medellín, que construyó un prototipo con tecnología propia. La propuesta se basa en un microscopio invertido con componentes ópticas adicionales, como lentes y espejos, que forman imágenes para concentrar la luz adecuada que atrapa la partícula a estudiar. Ello se puede observar a través de una cámara que despliega la imagen en el monitor de un computador. En su desarrollo participaron los estudiantes María Isabel Álvarez Castaño y Nelson Alonso Correa, de la Maestría en Ciencias – Física de la UN, así como Jean– Pierre Galaup, de la Universidad de París–Sur 11 (Francia). “El prototipo, concebido a partir de componentes ópticas estándar, fue probado con éxito durante el atrapamiento de microesferas de poliestireno”, explicó María Isabel Álvarez.
Múltiples usos “Las pinzas ópticas se usan en fertilización in vitro (fecundación a partir de la unión de un óvulo con esperma en laboratorio), tanto en animales como en humanos; para manipular moléculas de ADN e insertarles genes en sitios específicos, y en aplicaciones de biotecnología e ingeniería genética que involucren el desplazamiento espacial controlado de células, bacterias o virus”, destacó la investigadora. Su aplicación va más allá: en colaboración con el Grupo de Fotónica y Optoelectrónica de la UN en Medellín, los investigadores estudian el comportamiento de fluidos contenidos en nanoestructuras (dimensiones del orden de mil millonésimas de milímetro) dentro de fibras ópticas, cuando se aproximan micropartículas atrapadas en pinzas ópticas. Según Nelson Correa, una de las principales cualidades de esta herramienta óptica es que permite caracterizar propiedades físicas y químicas de organismos sin alterarlos y de células –por ejemplo medir la elasticidad de sus membranas– sin romperlas. “En el caso de células humanas, la determinación de tales propiedades permite establecer, con mayor detalle, el estado de salud de una persona”, precisó. Este instrumento de apoyo a la investigación científica resulta novedoso si se tiene en cuenta que los que existen son importados. “Somos pioneros en desarrollar pinzas ópticas con tecnología propia, lo
cual, además de aumentar nuestro conocimiento científico y tecnológico, reduce significativamente el costo de las investigaciones que las usan: dispositivos como el nuestro están por debajo de los 50 mil dólares, precio alrededor del cual comienzan los comerciales”, asegura Román Castañeda. Y resalta, además, la capacidad de esta metodología para individualizar componentes de sistemas complejos. Según el científico, “con otras tecnologías se deben trabajar, por ejemplo, conjuntos de cristales, moléculas o células, mientras que las pinzas ópticas permiten aislar elementos de interés de tales grupos”. También enfatizó en que la herramienta desarrollada en la UN no emplea insumos ni produce residuos tóxicos o riesgos para los usuarios y el medioambiente.
Innovación mundial Esta tecnología ha sido ampliamente desarrollada y difundida en Estados Unidos y Europa, es escasa en América Latina, y no se ha apropiado en Colombia, lo cual ha restringido el acceso de la región y del país a investigaciones en las que las pinzas son un soporte esencial. Así lo explicó Carlos Saavedra, director del Centro de Óptica y Fotónica de la Universidad de Concepción (Chile), quien agregó que Brasil es el país de la región con mayor desarrollo en el tema. Allí hay varios grupos que han implementado la técnica y han generado contribuciones muy importantes en términos de calibración absoluta y microscopia desenfocada.
Sobre su grupo de investigación en Concepción, explicó: “Contribuimos con el empleo de cámaras rápidas para la caracterización de las trampas (cuando se atrapa el objeto de estudio al concentrarse el haz de luz en un punto específico) y los videos de baja resolución generados se han empleado para la obtención de imágenes de alta resolución. Para esto hemos establecido colaboración con el Centro de Investigaciones Ópticas de la Universidad Nacional de La Plata (Argentina) y con la UN en Medellín. En ambos lugares hemos iniciado nuevos experimentos”.
Nueva meta El Grupo de Óptica de la UN en Medellín se ha trazado la meta de poner al servicio de la comunidad científica un dispositivo eficaz para la manipulación de objetos mesoscópicos (a escala submicrométrica) de aplicación en diversas disciplinas. Para lograrlo, buscan perfeccionar lo que llaman pinzas ópticas holográficas, en las que se pueden tener simultáneamente varios puntos luminosos y moverlos arbitrariamente sin la utilización de instrumentos mecánicos. “Vamos a hacer este sistema de manera tal que podamos manipular pinzas a través de un computador”, añade Nelson Correa. Este montaje se hará con un moderno microscopio invertido de última generación que ya adquirió el Laboratorio de Óptica, con el apoyo de la Dirección de Investigación de la Sede Medellín (DIME).
12 de septiembre de 2010
Unimedios
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David Calle