Microfluidics

En la investigación de partículas a nanoescala, el control y la separación precisos han sido durante mucho tiempo un cuello de botella en la biotecnología. Investigadores de la Universidad de Oulu han desarrollado ahora un nuevo método que mejora la separación y purificación de partículas. Esta prometedora técnica podría aplicarse, por ejemplo, en la investigación del cáncer.

La separación de partículas de tamaño nanométrico sigue siendo un desafío persistente en la biotecnología. Una vez que el tamaño de las partículas disminuye por debajo de unos pocos cientos de nanómetros, su comportamiento se ve dominado por la difusión –el movimiento aleatorio de las partículas–. Esto debilita las fuerzas utilizadas para guiarlas, provocando un colapso en la precisión de la separación.

Un grupo de investigación en microfluidos liderado por el profesor Caglar Elbuken en la Universidad de Oulu ha desarrollado una nueva solución a este problema. El método mejora significativamente la separación y purificación tanto de partículas sintéticas pequeñas como de vesículas a nanoescala secretadas por células vivas.

La separación de partículas es crucial porque muchos procesos biológicos ocurren precisamente a la nanoescala. Las vesículas extracelulares aisladas de muestras biológicas pueden revelar cambios tempranos en el organismo. Si no se eliminan las impurezas, información valiosa podría permanecer indetectada. Por lo tanto, un método de purificación eficiente y suave es esencial tanto para el diagnóstico como para la investigación básica.

En el nuevo método, los investigadores combinaron dos fenómenos físicos: la sustentación generada por el deslizamiento electroforético y las fuerzas laterales que surgen en un fluido viscoelástico. En el fenómeno del deslizamiento, un campo eléctrico no tira directamente de la partícula, sino que pone en movimiento el fluido circundante. Un fluido viscoelástico se comporta parcialmente como un líquido convencional y parcialmente como un material elástico, lo que resulta en fuerzas laterales que no aparecen en soluciones a base de agua.

El estudio fue publicado recientemente en la prestigiosa revista Analytical Chemistry. Seyedamirhosein Abdorahimzadeh, investigador doctoral y autor principal del artículo de la Universidad de Oulu, explica la importancia del trabajo:

“La separación controlada de nanopartículas es esencial tanto en la investigación biológica como en muchas aplicaciones clínicas, sin embargo, los métodos existentes suelen ser lentos, complejos o poco fiables. Nuestro método de separación y purificación permite una clasificación sorprendentemente eficiente de las partículas en un microcanal ordinario. Hasta ahora, las partículas de este tamaño requerían canales nanofluidicos, que se obstruyen fácilmente y exigen altas presiones de funcionamiento. En comparación con las técnicas anteriores, el nuevo método es más rápido, más preciso y más fácil de escalar.”

El estudio demostró que el método mejora la separación y la pureza de las partículas de poliestireno en aproximadamente un 30-50%. Las partículas de poliestireno se utilizan comúnmente como partículas modelo en la investigación porque su tamaño, forma y propiedades superficiales se pueden fabricar con alta precisión. Esto las convierte en un material de prueba ideal para diversas técnicas de separación, como las utilizadas en microfluidos. Los investigadores también lograron mejorar la pureza de las vesículas secretadas por las células cancerosas en más de un quinto, una mejora significativa a esta escala.

Según los investigadores, el método podría aplicarse en el futuro en el análisis de muestras de sangre, la investigación del cáncer, los estudios de comunicación celular y la nanomedicina en general.

La investigación forma parte de la tesis doctoral de Abdorahimzadeh, que examina los métodos electroviscoelásticos y electroinerciales para controlar y separar partículas micro y a nanoescala. Defenderá su tesis el viernes 13 de febrero de 2026 en la Universidad de Oulu.