SOLUCIONAN EL MISTERIO DE LOS POLIMEROS COMO LA SALIVA QUE CREAN BOLITAS AL ESTIRARSE

Ahora los ingenieros y los científicos de Purdue, el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad Rice han resuelto el enigma en el trabajo dirigido por el investigador postdoctoral de Purdue Pradeep Bhat. Los investigadores han determinado el mecanismo detrás de la partida y ha creado un modelo computacional para simular el fenómeno.

Conocer la respuesta a esta pregunta podría permitir a los investigadores el diseño de sistemas de control de cuentas que, precisamente, la formación, que ha propiciado en diversas tecnologías como la impresión de inyección de tinta. La información también puede ser utilizado en un sistema que precisamente dispensa la dosis correcta de medicamentos para los pacientes individuales basados en análisis de sangre simple.

Estirar un material humedecido contenida en una franja en el borde de ataque de maquinillas de afeitar desechables demuestra un fenómeno de larga misterioso que hace que algunos líquidos para formar bolas, mientras que otros no lo hacen. Considerando perlas se forman cuando un poco de saliva se estira, no se forman cuando el material en la tira de navaja de afeitar se estira. Los investigadores han aprendido por qué la partida se produce, lo que podría ayudar a mejorar los procesos industriales y para la administración de drogas en la “medicina personalizada”. (H. McKinley Gareth / MIT).
Los resultados se detallan en un artículo publicado en línea esta semana en la revista Nature Physics. El documento fue escrito por Bhat, estudiante graduado de Purdue Santosh Appathurai, Michael T. Harris, profesor de Purdue de la ingeniería química; Matteo Pasquali, un profesor de ingeniería química y biomolecular en la Rice; Gareth H. McKinley, profesor de ingeniería mecánica en el MIT y Basaran.
La saliva y otros fluidos complejos “viscoelásticos” como la crema de afeitar y el champú contienen largas cadenas de moléculas llamadas polímeros. En el caso de la saliva, los polímeros son proteínas conocidas como mucopolisacáridos. En comparación, los líquidos como el agua y otros de los llamados líquidos “newtonianos” no forman los granos porque carecen de los polímeros.
La sabiduría convencional ha sostenido que todos los líquidos que contengan polímeros deben formar las bolas, pero los investigadores han demostrado que el supuesto esta equivocado y han demostrado por qué.
Los investigadores probaron la saliva y un material contenido en una franja en el borde de ataque de maquinillas de afeitar desechables.
“Usted humedecer la tira de afeitar con agua, lo que le ocasiona inflamación, la prensa en contra de un dedo de la mano y tire de ella”, dijo Basaran. “A diferencia de la saliva, verá líneas de líquidos formados, pero no son cuentas”.
Un factor clave en el mecanismo de partida es la inercia de líquidos, o la tendencia de un fluido para mantener en movimiento a menos que actúe sobre él una fuerza externa.
Otros elementos importantes son la viscosidad de un aceite; el tiempo que tarda una molécula de polímero se extendía a “descansar”, o recuperar la vista a su forma original cuando se estira y se detiene, y el tiempo “capilar”, o cuánto tiempo le tomaría a la superficie de la cadena de fluido a vibrar si desplumaba.
“Resulta que la inercia tiene que ser lo suficientemente grande y el tiempo de relajación tiene que ser lo suficientemente pequeño como para formar bolas”, dijo Bhat.
Los investigadores descubrieron formación de grano depende de dos relaciones: la fuerza viscosa en comparación con la fuerza de inercia y el tiempo de relajación en comparación con el tiempo capilar.
Debido a que se corren perlas “satélite” que se forman alrededor de las gotitas producidas por una impresora de inyección de tinta, aprender a controlar la formación del grano podrían utilizarse para mejorar la impresión. Los hallazgos también pueden ayudar a mejorar un proceso industrial llamado electrospinning, usado para fabricar una variedad de productos, y la capa de aerosol utilizados en la pintura.

“La idea es que, si usted está funcionando una impresora de inyección de tinta, por ejemplo, usted sería capaz de controlar estas relaciones para evitar la formación del grano,” dijo Basaran.

Los hallazgos pueden ayudar a perfeccionar un nuevo tipo de droga en la dispensación de la tecnología que se está desarrollando para la “medicina personalizada” a través de un Centro de Investigación en Ingeniería de Sistemas de partículas orgánicas estructurado, financiado por la Fundación Nacional de Ciencia y formado por investigadores de Purdue, la Universidad de Rutgers, de Nueva Jersey Institute of Technology y la Universidad de Puerto Rico.

La técnica implica el uso de una boquilla de inyección de tinta de impresión para depositar gotas de medicamento en un sustrato de comestibles, tales como el papel o una píldora de azúcar. El enfoque puede ser usado por pacientes con trastornos que requieren dosis exactas de la medicación en función de las mediciones de sangre todos los días.

“Los pacientes pueden ser capaces de hacerlo incluso en casa”, dijo Basaran, cuya investigación, llevada a cabo en colaboración con Harris, está afiliada con el centro financiados por la NSF. “El paciente llevará a cabo una especie de rutina de análisis de sangre, similar a la monitorización de glucosa en sangre, y luego utilizar este dispositivo para” imprimir “la cantidad exacta de medicamento basado en la medición de la tensión, que se llevaría a cabo todos los días.”