Em um único espirro ou tosse, até 40, 000 gotículas minúsculas são impulsionadas à força da boca e do nariz para o ar. Pesquisadores da City University of Hong Kong (CityU) desenvolveram recentemente um método para coletar microgotas como estas, que pode contribuir para aplicações na detecção de bactérias causadoras de doenças e na prevenção da propagação de doenças.
O estudo, intitulado "Bombeamento direcional de microgotículas de água e óleo em superfície escorregadia, "liderado pelo Dr. Yao Xi, Professor Assistente do Departamento de Ciências Biomédicas da CityU, foi publicado recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS )
Mover microgotas à base de óleo e água sem força externa de maneira controlada pode ser muito útil na coleta de água e na análise biomédica. Mas é bastante difícil com microgotas. "Gotículas em escala de micrômetro (um milionésimo de metro) têm propriedades muito diferentes das contrapartes maiores, como as lágrimas. Seu tamanho minúsculo e peso leve significam que a atração normal da gravidade é insignificante para movê-las, "Dr. Yao explica.
Houve outros esforços para coletar microgotas. Contudo, fazer de maneira controlada, ou para mover uma única gota em uma direção específica, continua sendo um desafio para os cientistas.
Uma força que permite aos insetos andar na superfície da água
Mas a estratégia inovadora da equipe para transportar microgotas foi inspirada por fenômenos que exploram a ação capilar observada na natureza. A força capilar é importante no transporte de água e nutrientes nas plantas. Alguns insetos que caminham na água também usam a força capilar para se mover para fora do topo da superfície da água e para a costa.
A ação capilar é o movimento de um líquido dentro de um tubo estreito devido à tensão superficial e às forças adesivas entre as moléculas do líquido e o tubo. Por exemplo, examinar um tubo de água com uma lupa revela um menisco - uma curva na superfície superior da água próxima à superfície do tubo devido à força capilar. Além disso, a ação capilar pode atuar sobre um menisco para levantar o líquido pelo tubo sem a ajuda de, e em oposição a, forças externas, como a gravidade.
Dentro do laboratório, A equipe do Dr. Yao fez uso da força capilar para transportar direcionalmente microgotas em uma superfície escorregadia. A infusão de uma fina camada de óleo de silicone em uma superfície gravada com minipontos de hidrogel formou meniscos ao redor dos pontos. Quando a superfície foi pulverizada com microgotas de aerossol, as gotas se moveriam em direção aos pontos devido à força capilar.
Aplicável a diferentes líquidos
Essa estratégia tem várias vantagens. A equipe do Dr. Yao descobriu que é aplicável a todas as gotículas líquidas, incluindo água e óleo, que são imiscíveis com o óleo infundido. A força da força capilar é determinada pelo comprimento do menisco. Portanto, uma faixa de distância efetiva para uma microgota pode ser estimada. Também, o movimento é contínuo e não há risco de saturação. Contanto que as gotas estejam dentro da faixa de distância efetiva, todos eles serão coletados em conformidade.
O que mais, esta estratégia, ao contrário das tentativas anteriores, funciona bem com apenas uma única microgota, o que ajuda a identificar o mecanismo do movimento.
O baixo custo de fabricação, suas amplas opções de materiais de fabricação e compatibilidade com gotículas de líquido podem abrir caminho para aplicações práticas, incluindo coleta de névoa, captação de água, trocadores de calor, microfluídica, e análise biomédica ou mesmo morte bacteriana.
Potenciais aplicações biomédicas
Em seu estudo, A equipe do Dr. Yao usou gotículas contendo bactérias E. coli ou S. aureus para demonstrar a aplicação potencial. Eles descobriram que, uma vez coletados nos pontos de hidrogel, era mais fácil detectar a bactéria nas gotículas, que não poderia ser facilmente detectado em sua forma dispersa.
Dr. Yao diz, “Poderíamos aplicar esta tecnologia simples, mas robusta, para ajudar a identificar bactérias causadoras de doenças em uma área fechada. para ir ainda mais longe, imagine se pudéssemos matar essas bactérias injetando biocidas no ponto de hidrogel que se acumula antes. Será muito prático em uma área povoada evitar a propagação de doenças infecciosas. "
