Nuevo dispositivo para crear microburbujas con importantes aplicaciones

Investigadores de la ETS de Ingeniería están llevando a cabo un proyecto de investigación de excelencia de la Junta de Andalucía para diseñar dispositivos capaces de generar burbujas en el rango de la micra (la milésima parte de un milímetro).

El interés de conseguir burbujas tan pequeñas radica en su aplicación como portadores de fármacos, como agentes de contraste para la mejora de diagnósticos, pero también tienen interés para los biocombustibles, la producción de petróleo, la industria química, la metalurgia, ciencia de los materiales, la industria alimentaria, la generación de energía, la microelectrónica, y la física de alta energía, entre otros.

Varios dispositivos inventados por estos investigadores han sido validados ya por simulación numérica en tres dimensiones en el ordenador, y ahora los investigadores se disponen a llevarlos a la realidad en el laboratorio, en colaboración con la Universidad de Twente (Holanda). Uno de ellos consiste en algo parecido a una turbomáquina microscópica, pero con elementos pasivos (no móviles), es decir, que el diseño del dispositivo, con su sistema de álabes, provoca un flujo giratorio muy intenso a la salida de un pequeño orificio desde donde se expelen las microburbujas. Se está trabajando con distintos materiales para su ejecución, desde silicona hasta silicio o vidrio, aunque el objetivo final sería su producción masiva con un polímero, por micro-moldeo o micro-injección.

De la teoría a la empresa

El grupo de investigación de Física de Fluidos y Microfluídica, liderado por el catedrático de la Universidad de Sevilla Alfonso Miguel Gañán, es a día de hoy una referencia mundial en este tipo de estudios. En la actualidad cuenta con cerca de 200 registros de patente en todo el mundo, con más de 75 patentes concedidas y en explotación (más del 20% de todas las patentes de la Universidad de Sevilla en explotación en toda su historia). De sus investigaciones ha nacido además la spin-off Ingeniatrics Tecnologías, una empresa experta en Microencapsulación y Nebulizadores que cuenta con tecnología propia para la producción y fabricación de aerosoles. Además, este grupo de investigación ha contribuido sustancialmente al emergente y cada vez más primordial campo de la simulación numérica de flujos con el desarrollo de métodos, formulaciones y códigos numéricos para problemas electrohidrodinámicos muy complejos. En este momento, este grupo es experto mundial en el uso de métodos numéricos para la resolución de problemas complejos y singulares de flujos microscópicos y capilares con superficies libres.

“En este momento estamos trabajando también en un proyecto con financiación del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) para desarrollar tecnologías micro y nano-fluídicas con aplicaciones biomédicas, biotecnológicas, y de salud pública”, informa el profesor Gañán Calvo, quien destaca la necesidad de que la investigación básica que se hace en España se traduzca en conocimiento aplicado a la vida real, a través de nuevas técnicas, metodologías, dispositivos, productos o servicios que rentabilicen la inversión realizada por la sociedad, y sirva como elemento motriz de su economía, su salud y su bienestar.

Desarrollo de antibióticos

En esta línea, participan además en un proyecto para el desarrollo de antibióticos basados en nanosistemas inhalables para evitar la generación de resistencia en bacterias. En este proyecto, financiado bajo el programa 7º Programa Marco de Comisión Europea, trabajan centros de investigación de reconocido prestigio, universidades y empresas de 6 países de la Unión Europea. El objetivo principal de esta colaboración es contribuir en la búsqueda de soluciones a la creciente amenaza global de la resistencia a antibióticos, según un informe publicado por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
En el proyecto se plantea la generación de un sistema inhalable formado por nuevos antibióticos unidos a vehículos específicos que permitan dirigir el fármaco de manera más eficiente a las bacterias que causan infecciones en el sistema respiratorio.

Artículos científicos

1. Electrokinetic effects in the breakup of electrified jets: A Volume-Of-Fluid numerical study.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301932214002481
2. Theoretical investigation of a technique to produce microbubbles by a microfluidic T junction http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.88.033027