Micropartículas con sentimiento
Los investigadores desarrollan un nuevo método para medir simultáneamente el flujo y el oxígeno - Preciso y rápido como nunca antes
Un equipo internacional de investigación dirigido por el Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen, la Universidad de Aarhus y el laboratorio Science for Life de Uppsala ha desarrollado unas partículas diminutas que miden la concentración de oxígeno en su entorno. De este modo, pueden seguir el flujo de fluidos y el contenido de oxígeno al mismo tiempo, lo que supone una perspectiva apasionante para muchos campos de investigación, desde la biología hasta la física.
Ver respirar a los coral Una cámara especial registra cómo fluyen las partículas sensibles al oxígeno por la superficie del coral. Esto permite a los investigadores ver directamente la interacción entre el campo de flujo y la concentración de oxígeno.
Soeren Ahmerkamp, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
La superficie de un coral es accidentada. Su duro esqueleto está poblado de pólipos que extienden sus tentáculos en el agua circundante para filtrar el alimento. Pero, ¿cómo fluye exactamente el agua sobre la superficie del coral, qué remolinos y flujos se desarrollan, y qué significa esto para el suministro de oxígeno alrededor del coral y sus algas asociadas? Hasta ahora no había respuesta a estas preguntas. Ahora, un equipo internacional de investigación formado por Soeren Ahmerkamp, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen, Klaus Koren, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), y Lars Behrendt, de la Universidad de Uppsala y SciLifeLab (Suecia), ha desarrollado un método que permite estudiar simultáneamente el flujo y las concentraciones de oxígeno a escalas muy pequeñas. Ahora es posible ver cómo los corales generan un flujo con sus cilios, aumentando así el transporte de oxígeno.
Preciso y rápido como nunca antes
El oxígeno y la vida están inextricablemente unidos, desde las células individuales hasta los organismos completos. En unos pocos micrómetros y en milisegundos, las concentraciones de oxígeno pueden cambiar como resultado del flujo o de la actividad de los organismos. Los métodos existentes suelen medir las concentraciones de oxígeno y los flujos por separado y, por tanto, no se han podido detectar muchas correlaciones entre estos dos parámetros. Ahmerkamp y sus colegas lo hacen ahora de una sola vez: Miden las concentraciones de oxígeno y el flujo de forma simultánea y con una precisión y rapidez nunca antes alcanzadas. Los investigadores llamaron a su nuevo método sensPIV. PIV es la abreviatura de "Particle Image Velocimetry", un método establecido para medir el flujo con partículas. Ahora se añade el "sens", las partículas perciben su entorno químico.
El trabajo fue un reto técnico. El equipo se las arregló para producir partículas diminutas de menos de un micrómetro de diámetro, empapadas en un tinte luminiscente (para comparar: un cabello humano tiene un diámetro de unos 100 micrómetros). Este tinte brilla más cuanto menos oxígeno hay. "Era especialmente importante que las partículas reaccionaran muy rápidamente a los cambios en las concentraciones de oxígeno. También necesitábamos cámaras especiales para registrar con precisión la fluorescencia", explica el coautor Farooq Moin Jalaluddin, del Instituto Max Planck de Bremen. Y añade: "Con el método sensPIV somos capaces de resolver en flujos de fluidos rápidos y a pequeña escala".
Útil en medicina, biología y mucho más
Las posibles aplicaciones de sensPIV son múltiples. Muchos organismos interactúan con el oxígeno, por lo que sensPIV puede dar respuesta a preguntas abiertas en las ciencias de la vida. Ahmerkamp y sus colegas la utilizaron, por ejemplo, no sólo en los corales, sino también para examinar detalladamente cómo fluye el oxígeno a través de la arena. Los procesos metabólicos a pequeña escala en microbios, animales y plantas también pueden estudiarse de este modo. Otras muchas aplicaciones surgen en la microfluídica, que examina cómo se comportan los líquidos en los espacios más reducidos, y en la medicina.
La primera idea de este método surgió ya hace varios años. "Pero sólo gracias al gran equipo internacional y a nuestra estrecha colaboración, la idea se ha convertido en una aplicación funcional y versátil", afirma Ahmerkamp. Ahora el equipo está entusiasmado con las próximas aplicaciones del método. "Las partículas no son difíciles de producir una vez que se sabe cómo", dice Klaus Koren. También están pensando en seguir desarrollando el método: "Nos gustaría que el sensPIV fuera receptivo a otras sustancias además del oxígeno". Klaus ya está trabajando en ello", añade Lars Behrendt.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Soeren Ahmerkamp*, Farooq Moin Jalaluddin*, Yuan Cui*, Douglas R. Brumley, Cesar O. Pacherres, Jasmine Berg, Roman Stocker, Marcel MM Kuypers, Klaus Koren, Lars Behrendt: Simultaneous visualization of flow fields and oxygen concentrations to unravel transport and metabolic processes in biological systems. Cell Reports Methods. (* authors contributed equally)
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