Obtienen microemulsiones de gotas idénticas que se utilizan en ecografías

Investigadores de la Universidad de Sevilla han ideado un nuevo método con el que producir de manera controlada emulsiones de minúsculas gotas que se emplean como agentes de contraste en pruebas con ultrasonidos. El mismo grupo diseñó el año pasado un dispositivo para crear microburbujas tan pequeñas como un glóbulo rojo. La demanda anual de este tipo de productos, solo en los EE UU, es superior a los 900 millones de dólares.

El grupo de investigación de Mecánica de Fluidos de la Universidad de Sevilla (GIMFus) ha diseñado una nueva metodología con la que obtener de manera controlada emulsiones compuestas por gotas casi idénticas tan pequeñas como la milésima parte del espesor de un pelo y que se utilizan como agentes de contraste para ecografías.

La primera parte de este estudio ha sido publicada recientemente en la revista Journal of Fluid Mechanics, y los nuevos avances en la comprensión del fenómeno físico en el que se basa el funcionamiento de estos dispositivos se presentaron el pasado noviembre en el congreso anual de la American Physical Society.

“Se trata de dos pequeños tubos de distintos diámetro con los que se puede controlar la generación gotas, burbujas y espumas de tamaño micrométrico con aplicaciones a procesos industriales y con lo que tratamos de dar soluciones tecnológicas desde el conocimiento detallado de la física que controla estos fenómenos”, explica José Manuel Gordillo Arias de Saavedra, director del trabajo.

Su grupo también ha diseñado otro dispositivo que permite crear de manera controlada microburbujas de tamaños equivalentes al de un glóbulo rojo. A partir de esta investigación, publicada en 2011 en la revista Lab on a Chip, se ha creado una spin-off Holandesa, Tide Microfluidics, especializada en la comercialización de microburbujas como agentes de contraste para ecografías. La demanda anual de este tipo de productos, solo en los EE UU, es superior a los 900 millones de dólares.

La revista Annual Review of Fluid Mechanics ha invitado a Gordillo a escribir un artículo de revisión sobre esta materia. Esta revista solo publica veinte artículos al año y únicamente otros tres profesores de universidades españolas han publicado en ella anteriormente.

Este grupo de expertos trabaja también en el estudio y la descripción de la fuerza que ejerce un objeto al impactar contra superficie de un líquido. En este sentido, se ha observado que el aire que queda atrapado entre el objeto y la superficie líquida es clave para calcular esa fuerza ya que dicho “colchón de aire” no solo frena la caída, sino que influye de manera decisiva en la velocidad de propagación de la ola generada, en su rotura e incluso en el tamaño de las gotas que componen la salpicadura.

Impulsar objetos mediante gradientes de temperatura en fluidos

Se ha descubierto un nuevo método con el que utilizar gradientes de temperatura en fluidos para impulsar objetos. El equivalente de este fenómeno en el medio natural puede ser el mecanismo que con su influencia contribuye de manera significativa al movimiento de los icebergs que flotan en el mar, o al desplazamiento de las rocas a través de cámaras de magma subterráneo.

Thomas Peacock, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, comenzó a estudiar el concepto hace unos cuatro años.

Pero, tal como él y su equipo han comprobado, pasar a la práctica, y perfeccionar hasta el nivel necesario el equipamiento para el experimento definitivo, ha sido bastante complicado. Detener por completo un objeto flotante y todo movimiento en un tanque de agua antes de comenzar una prueba, y diseñar una forma de calentar el objeto sin causar ondas en el agua ni movimientos directos en el objeto, fueron tareas particularmente difíciles.

Una vez superados los obstáculos, este experimento ha sido el primero en demostrar que un diferencial de temperatura entre la superficie de un objeto y el fluido envolvente puede generar movimiento, un efecto que podría tener una gran importancia en el mundo natural, así como un buen potencial para tecnologías futuras.

En virtud del calentamiento o enfriamiento de la superficie de un objeto, puede cambiar la densidad de cualquier fluido próximo a esa superficie. La densidad modificada del fluido genera un flujo sobre la superficie. Ese flujo crea entonces un desequilibrio de fuerzas, con una presión más baja a un lado, y más alta en el otro, un desequilibrio que propulsa el objeto desde la zona de presión más alta hacia la de presión más baja.

El fenómeno se aplica a cualquier situación donde un objeto se halle inmerso en un fluido, y su temperatura sea diferente a la de este último.

Peacock está ya trabajando en próximos experimentos, para averiguar si el efecto puede ser aprovechado de manera útil desde el punto de vista de la ingeniería.

Un método práctico de propulsión basado en este efecto podría servir para ayudar a controlar cómo las partículas se mueven a través de dispositivos microfluídicos. Un mejor conocimiento del efecto también ayudaría a profundizar en comportamientos de sistemas naturales como por ejemplo el movimiento de material flotando sobre el magma