Nuevos usos para el láser, ahora como pinzas ópticas

Esos haces de luz a manera de pinzas detienen a los átomos hasta dejarlos quietos -los físicos les dicen átomos fríos-, mientras otros empujan partículas, sin tocarlas, y logran que se muevan hacia un punto focal.

En el Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la UNAM, ubicado en Juriquilla, Querétaro, los investigadores Luz María López Marín y Víctor Manuel Castaño Meneses, fundaron el Laboratorio de Nanobio-óptica, donde la física se introduce en sistemas biológicos con el uso de pinzas ópticas que son, literalmente, herramientas de luz.

En vez de las pinzas convencionales, formadas por dos partes materiales iguales, las ópticas tienen una sola pieza, un haz de luz láser que emplea el objetivo de un microscopio (con un ángulo de enfoque muy amplio) para dirigirse a una muestra de partículas, que generalmente están en un medio acuoso donde nadan o flotan.

“La idea de desarrollar pinzas ópticas es mejorar la técnica y, sobre todo, hacer aplicaciones, especialmente en las ciencias de la salud”, explicó Ávila Foucat, doctor en física e integrante del laboratorio del CFATA.

Hasta ahora, aquí se han realizado experimentos con vidrio, se atrapan esferas de sílice de dos milésimas de milímetro de diámetro.

Ese mineral (óxido de silicio) es uno de los componentes fundamentales de la arena y se utiliza para hacer materiales como vidrio, cerámica y cemento, así como dispositivos tecnológicos, entre ellos, la fibra óptica y las mallas de aislamiento térmico.

También, los universitarios han logrado atrapar y mover células vivas de riñón humano, con fines de investigación.

Una de las posibles aplicaciones de las pinzas se relaciona con las células cerebrales.

“Queremos utilizarlas para estudiar las fuerzas que intervienen en la movilidad, crecimiento y migración de las neuronas. Esto podría ayudar a mejorar o diseñar terapias que contribuyan a la regeneración neuronal después de un trauma”, puntualizó Ávila Foucat.

En una segunda etapa, los investigadores buscarán añadir al instrumento los elementos necesarios para obtener un equipo de pinzas ópticas holográficas, y así contar con varias zonas de atrapamiento controladas en tiempo real.

Tienen una fuerte aplicación en células vivas, pues éstas generalmente son muy transparentes en el infrarrojo cercano

Otra aplicación consiste en hacer válvulas en microcanales. “Imagina un flujo que lleva células y llega a una zona donde uno quisiera decirle a la partícula que se vaya hacia uno u otro canal. Entonces necesitamos una compuerta para que pase, y podemos accionarla con pinzas ópticas. De esa manera se seleccionan partículas en un fluido”, detalló.

Tienen una fuerte aplicación en células vivas, pues éstas generalmente son muy transparentes en el infrarrojo cercano, una longitud de onda que no las daña y que los físicos usan en este método. “Con ellas se pueden mover células grandes o hacer manipulaciones al interior de una célula”, añadió.

Un experimento actual consiste en atrapar una partícula de vidrio cubierta con un tipo de proteínas que son afines a la célula y se pegan a ella. “Se atrapa con las pinzas y se hacen experimentos para estudiar propiedades mecánicas celulares, como la elasticidad”.

El desarrollo y empleo de las fibras ópticas requiere de un trabajo multidisciplinario, entre los físicos que desarrollan la técnica óptica, y los futuros usuarios, investigadores de ciencias bioquímicas y biomédicas que usarán esta herramienta para responder preguntas de modelos vivos.

QMex/mmv/arm