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Dynamics of Active Suspensions

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Rastreando el camino de las partículas activas

El comportamiento colectivo es omnipresente en la naturaleza y existe desde hace millones de años en su forma original. Las bacterias móviles son un ejemplo típico. Una investigación de la Unión Europea está aplicando métodos nuevos para rastrear este tipo de partículas.

Cambio climático y medio ambiente

Los movimientos de las bacterias en las suspensiones se denominan coloides activos y son muy importantes en sistemas naturales como el intestino. El objetivo de esta investigación era la síntesis de partículas coloides activas que pueden autopropulsarse. El proyecto «Dynamics of active suspensions» (ACTIVEDYNAMICS) ha llevado a cabo una investigación muy interesante sobre el movimiento de partículas activas naturales (bacterias) y sintéticas. Mediante microscopia dinámica diferencial que simplemente combina un microscopio con una cámara, los investigadores han obtenido información exhaustiva de la dinámica del movimiento colectivo de las partículas suspendidas. Los investigadores del proyecto estudiaron la dinámica de las suspensiones de bacterias en función de la concentración bacteriana y de la suspensión. En primer lugar, rastrearon el movimiento de las bacterias no móviles en un baño tridimensional de bacterias móviles. Para estudiar el movimiento bacteriano en un ambiente polimérico complejo como es el intestino, se incorporó el impacto de los campos de flujo hidrodinámico creado por las bacterias nadadoras. Esto permitió describir cuantitativamente los datos experimentales. Los científicos aplicaron la metodología utilizada con las bacterias nadadoras para estudiar otras formas vivas móviles como los espermatozoides y las algas. Para las estructuras sintéticas, en el proyecto ACTIVEDYNAMICS se estudiaron partículas autopropulsoras como las partículas Janus activas. Se trata de partículas cuyas superficies presentan dos o más propiedades físicas diferentes. Por ejemplo, es posible que las partículas Janus presenten una afinidad controlada por las células endoteliales humanas, por ejemplo. Otra posible aplicación es bajo condiciones anisótropas influidas por un campo magnético. Una propiedad extraordinaria de los coloides activos es el autoensamblado dinámico, en donde las unidades de construcción simples se organizan formando estructuras funcionales complejas. Pueden aplicarse en cristales y membranas coloidales de autorreparación ajustables y en micronadadores y robots autoensamblados. El trabajo realizado en el proyecto ACTIVEDYNAMICS ha resultado muy interesante para muchas instituciones del sector académico e industrial.

Palabras clave

Partículas, comportamiento colectivo, bacterias móviles, coloide activo, intestino, autopropulsión, microscopia dinámica diferencial, polimérico, partículas Janus, micronadador, robot

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