Por: Carolina Cárdenas

Probablemente, cuando escuchamos la palabra fluido se nos viene a la mente un líquido como el agua o el alcohol, sin embargo, también nos referimos a aquellos que presentan viscosidad como los aceites o geles, e incluso a los gases. En apariencia nos damos cuenta de que hay una diferencia entre un fluido viscoso y no viscoso, pero en cuanto a fenómenos físicos ¿qué es lo que sucede?

Los líquidos tienen moléculas que no están en contacto, pero que son capaces de deslizarse una sobre otra sin esfuerzo.  Cuando a un fluido se le aplica una fuerza o un esfuerzo cortante, el fluido presenta una resistencia al movimiento y conforme continúa este esfuerzo, tiende a deformarse. En otras palabras, la viscosidad es la medida en que los fluidos se resisten a fluir. Esta va a estar determinada por temperatura, velocidad de bombeo, el tamaño de la superficie por donde pase el fluido, entre otros.  En este caso, los fluidos están constantemente deformándose y a su vez, adoptan la forma de su contenedor.

La rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos en distintos ambientes y  circunstancias  se denomina mecánica de fluidos. De esta, parte una subrama que es la microfluídica, como su nombre indica, se centra en estudiar el comportamiento y manipulación de fluidos que pasan por canales a escala de los micrómetros. Para tener una idea, el diámetro de un cabello humano es de aproximadamente 100 micrómetros ¡Algo increíblemente diminuto! Por estos microcanales pasarán volúmenes de fluido que no es fácil dimensionar. Hablamos de microlitros, la millonésima parte de un litro, o femtolitros, la cuatrillionésima parte. ¡Sí! nos referimos a escribir 14 ceros después del punto decimal.

Como mencionamos antes, la superficie por la que se mueve un fluido influirá en su viscosidad y por consiguiente en su manera de fluir. Las condiciones físicas que se dan dentro de canales microfluídicos son muy distintas a aquellas que se dan en grandes tubos. El tamaño del canal afectará a la corriente, llevando a que la fuerza de fricción dentro del microcanal sea mayor que la fuerza de inercia del fluido en cuestión.

La inercia puede ser descrita como el estado de reposo natural que presenta un cuerpo, es decir, su masa no se moverá hasta que haya fuerzas externas que lo fuercen a hacerlo y aún así presentará una resistencia a esto. Todos hemos experimentado la inercia andando en un auto, el movimiento de este va a hacia delante, pero cuando frena, nosotros iremos en la dirección contraria. 

Por otro lado, la fricción es causada cuando las superficies de dos cuerpos se deslizan una sobre otra, influyendo así en su movimiento. Siguiendo con el ejemplo del auto, la fricción contra el pavimento y el vaivén del viento van a detener naturalmente al vehículo, es por ello que debemos pisar el pedal para mantener una velocidad constante.

En un microcanal, los fluidos experimentan mucha fricción, mientras menos es la dimensión del canal, será mayor el ratio superficie/volumen, ocasionando que predominen los efectos de la superficie como la fricción de la pared. Esto causará un patrón de movimiento denominado flujo laminar, en el que el fluido se mueve en capas controladas de manera armónica, sin entremezclarse entre sí. Este movimiento es contrario al flujo turbulento, lo cual permite tener más control.

En Stämm tenemos como premisa considerar a la naturaleza como nuestro modelo a seguir para el desarrollo de nuestras tecnologías. Tal y como ocurre en nuestro sistema vascular, queremos proporcionar a las células, dentro del bioprocesador, un ambiente de flujo laminar continuo a través de la microfluídica para que se multipliquen de manera óptima y produzcan eficazmente bioproductos de interés 

Es un gran reto trabajar a escala con microfluidos, ¿Cómo recolectamos muestras tan pequeñas? Y algo aún más desafiante ¿Cómo optimizamos procesos a una escala de micrones?

Afortunadamente, contamos con un amplio repertorio de científicos talentosos que buscan soluciones a todos los desafíos que van apareciendo. Seguiremos hablando de nuestras tecnología innovadoras con las que buscamos revolucionar a la industria de los bioprocesos. ¡Permanece atento!