Viernes 6 de noviembre de 2015 EL UNIVERSALE16 CU LT U R A

PROYECTO UNAM Texto: Fernando Guzmán Aguilar alazul10 @hotmail.com

Conferencia sobre astronomíaEl Instituto de Astronomía de la UNAM, dentro del ciclo El universo losviernes, invita a la conferencia “¡Qué tanto es tantito en astronomía!”, quedictará el doctor Alejandro Farah hoy 6 de noviembre, a las 19:00 horas, enel Auditorio Paris Pishmish del citado instituto, en CU. Entrega de boletosnumerados: a las 17:30 horas. Habrá observación con telescopio.

E S P E

C I A L Nuevo sistema de

abastecimiento deagua potableEdgar Rodríguez González, alum-no de la Facultad de Ingeniería,ideó un sistema de abastecimientode agua para comunidades dondeésta escasea. No requiere energíaeléctrica y en condiciones ideales(100% de humedad y buena radia-ción solar) puede generar hasta 100litros de agua potable al día. En laactualidad tiene un costo de seismil pesos, pero si se lograra unaproducción mayor, su precio baja-ría considerablemente. Este pro-yecto sustentable fue uno de los 10ganadores del concuerdo TR35,convocado por el Instituto Tecno-lógico de Massachusetts.

Método numéricopara resolvermisterio planetarioAry Rodríguez, del Instituto deCiencias Nucleares, desarrolla unmétodo numérico para resolver lavariación molecular en atmósferasplanetarias (es decir, la cinética dereacciones químicas en códigos y lahidrodinámica de fluidos o gases) yasí explicar cómo de una estrellaformada tan sólo por hidrógeno yhelio surgió un planeta –el nues-tro – con oxígeno y agua. En esteproyecto, Rodríguez trabaja conRafael Navarro, también de ese ins-tituto. Uno se centra en la parte teó-rica; el segundo, en la fase experi-mental en el Laboratorio de Plas-mas y Sistemas Planetarios.

E S P E

C I A L

Crean BioMEMS para construirm i c ro l a b o rato r i osSon sistemasm ic ro e le ct ro me cá n ic o scon aplicacionesbiológicas, bioquímicaso biomédicas

Integrantes de la Facultad de Ingeniería (FI) dela UNAM, encabezados por Laura Oropeza,desarrollan sistemas BioMEMS con el fin deconstruir, a largo plazo, microlaboratorios enlos que se puedan efectuar análisis como losque hoy se hacen en un laboratorio común pa-ra estudiar sangre y orina, descomponer ADNo identificar virus o células cancerígenas.

“La fabricación de los MEMS (siglas en inglés deMicro Electro Mechanical Systems) fue posibleluego del desarrollo —mediante fotolitografía olitografía óptica, entre otros procesos— de los cir-cuitos integrados, en los que se puede controlarel viaje y la dirección de los electrones. Los Bio-MEMS son sistemas similares a los MEMS, peropara aplicaciones biológicas, bioquímicas o bio-médicas (BIO). A diferencia de éstos, hechos consilicio y aislantes, los BioMEMS se fabrican conmateriales biocompatibles y ópticamente trans-parente s”, explica Oropeza.

Los BioMEMS también han permitido de-sarrollar los Lab on a chip, sistemas en cuyafabricación confluyen igualmente las micro ynanotecnologías con las ciencias biológicas ybiomédicas para miniaturizar procesos deensayos y análisis BIO.

Con el objetivo de crear BioMEMS que en el fu-turo lleven a la integración de diferentes módulosde análisis en un microlaboratorio, desde febrerode 2014 opera el Laboratorio de MicrosistemasBioMEMS y Lab on a Chip en la FI.

Chips microfluídicosEn este laboratorio de vanguardia, dirigido porOropeza, estudiantes de la UNAM desarrollan di-ferentes proyectos para construir microsistemasque incorporan el uso de la microfluídica y de mi-croelectrodos planares y tridimensionales.

“La microfluídica, cuya aplicación está en augeen el mundo, permite inyectar y manipular flui-dos para estudiar su mecánica y dinámica a mi-croescala, así como replicar los fenómenos detransporte necesarios para manejar biopartículas,cultivar células o producir reacciones químicas”,explica Oropeza.

Óscar Pilloni, estudiante de doctorado, desarro-lla un chip para llevar a cabo estudios de elec-trofisiología, es decir, de señalización celular.Consta de dos partes: una, la microfluídica quecontiene a las células y permite el transporte delos nutrientes que éstas requieren para mantener-se vivas y de fármacos específicos, así como el des-hecho que ellas mismas generan (en este caso, lamicrofluídica mantiene la viabilidad celular); ydos, un circuito de microelectrodos de oro, loscuales son planares o superficiales (miden alre-dedor de 100 nanómetros de alto) y están fabri-cados, mediante fotolitografía, sobre un sustratode vidrio.

“En la parte central, las líneas de transmisión ylos conectores son del tamaño de la mitad del an-cho de un cabello (40 micrómetros). Encima delos electrodos va un chip polimérico con micro-canales por donde ocurre el transporte de fluidos.Por esas tuberías se inyectan fluidos y biopartí-culas o células”, dice Pilloni.

En este proyecto de electrofisiología en chip,los electrodos pueden estimular el agregado decélulas y sensar la actividad de éstas (se estu-dian células excitables que generan señaleseléctricas). Además, como el chip es transpa-rente, el análisis se puede realizar por los me-dios ópticos tradicionales usados en biología,como la microscopía de fluorescencia.

En la FI se montó la parte tecnológica delprimer prototipo de este chip, el cual es unproyecto en colaboración con Tatiana Fior-delisio y Hortensia González, de la Facultadde Ciencias, donde, con microscopios más so-fisticados, se hicieron pruebas preliminares yse caracterizó el microsistema.

Cabe señalar que, como parte de su doctorado,Pilloni realizará un arreglo de electrodos tridi-mensionales, a fin de manipular arreglos de bio-partículas en 3D.

Erick Morales, estudiante de maestría, desarro-lla una plataforma con canales aun más peque-ños, como de un cuarto de ancho de cabello (25micras), para generar y separar microgotas. Cadamicrogota funciona como un pequeño biorreac-tor que transporta nano o hasta picolitros de sus-tancia. Con microelectrodos tridimensionales,Morales aplica un potencial a las gotas para mo-dificar su dirección o separarlas por medio deelec tro cinética.

“La finalidad es implementar esta plataformaen colaboración con Luis Olguín, de la Facultadde Química, para que dentro de las microgotasocurran reacciones enzimáticas y así podamosdetectar lo que sucede a altas velocidades y aho-rrar miles de litros de reactivos”, dice Morales.

Fotolitografía y modularidadEl Laboratorio de Microsistemas BioMEMS y Labon a Chip cuenta con un sistema de alta resolu-ción para transferir, por medio de luz ultravioleta,el diseño de los chips microfluídicos a una resinafotosensible (fotolitografía).

Mediante este proceso se genera un micromol-de maestro de alta resolución, donde luego sevierte el polímero líquido polidimetilsiloxano, oPDMS, el más utilizado en el mundo para fabricarprototipos, no sólo porque es barato, sino tambiénporque es flexible y permite generar nanoréplicascasi exactas.

La fotolitografía es un proceso parecido al dela impresión de fotografías analógicas. Sin em-bargo, en vez de rollo de negativos, se utilizauna máscara digital, porque las mascarillas físi-cas incrementan considerablemente el costode operación: cada una puede costar entre 300 ymil dólares.

Debido a que la fotolitografía ha podido de-sarrollar caminos y elementos de control deelectrones, y a que en la actualidad producecomponentes de control y movilización defluidos, en este laboratorio también se buscala modularidad.

“En un futuro cercano podremos construir dis-positivos microfluídicos con diferentes arreglosde canales y circuitos, para integrar, en un mismochip, muchos módulos que nos permitan contro-

lar células, biopartículas y microgotas, así comoestudiar la dinámica de fluidos a esta escala.”

Un proyecto retadorSi bien lo que hacen Oropeza y colaboradoresson herramientas de análisis, con la infraes-tructura del Laboratorio de BioMEMS y Lab ona chip se podrían hacer microchips para apli-caciones biomédicas, ya que la microfluídicapermite transportar gotas en las que ocurrenprocesos enzimáticos y bacteriológicos, y asíestudiar enfermedades.

Con la microfluídica y la microtecnología se pue-den construir agregados de células que no sean sólocapas bidimensionales, como ocurre en una caja dePetri, sino también tridimensionales, y agregar di-ferentes tipos de células para hacer modelos de te-jido. Como el tamaño de los canales es parecido alde los sistemas vasculares, también se pueden ge-nerar ciertas geometrías (andamios o comparti-mientos) que permitan imponer condiciones es-paciales a las células que se van agregando.

“Por ejemplo, con agregados esféricos decardiomiocitos (células del miocardio o mús-culo cardiaco capaces de contraerse en formaespontánea) es posible construir un tejido conpropiedades de marcapasos. Cuando estas cé-lulas, que tienen señales eléctricas y mecáni-cas, se agregan, no se contraen de manera pa-reja, simulando una arritmia. Se podría tenerasí un modelo de una parte del corazón parahacer estudios farmacológicos.”

Un proyecto inicial de Oropeza fue agregar, sobremicrocanales de PDMS, cardiomiocitos y entrenar-los eléctricamente para que, cuando se implanta-ran como un pequeño parche de regeneración ce-lular, funcionaran de manera sincrónica.

“Con este proyecto tratamos de arrancar, peroresultó bastante retador y de él han surgido otraslíneas de trabajo en las que estamos teniendo re-sultados efectivos”, finaliza.

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“A diferencia de los MEMS,hechos con silicio y aislantes,los BioMEMS se fabrican conmateriales biocompatibles yópticamente transparentes”LAURA OROPEZAInvestigadora de la Facultad de Ingenieríade la UNAM

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Se podrán efectuar análisis como los que hoy se hacen en un laboratorio común para estudiar sangre y orina, o identificar virus.