{"id":75441,"date":"2001-11-01T00:00:00","date_gmt":"2001-11-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2001\/11\/01\/hemodialisis-de-precision\/"},"modified":"2015-04-29T13:19:12","modified_gmt":"2015-04-29T16:19:12","slug":"hemodialisis-de-precision","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/hemodialisis-de-precision\/","title":{"rendered":"Hemodi\u00e1lisis de precisi\u00f3n"},"content":{"rendered":"
\"\"EDUARDO CESAR<\/span>

Figueiredo y el ferrofluido: propiedad magn\u00e9ticaEDUARDO CESAR<\/span><\/p><\/div>\n

Una equipo del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) aprovech\u00f3 las caracter\u00edsticas de los cristales l\u00edquidos – sustancias que se encuentran a mitad camino entre los s\u00f3lidos cristalinos (cristales) y los l\u00edquidos isotr\u00f3picos (como el agua) – para producir un equipo de calibrado de precisi\u00f3n de las m\u00e1quinas de hemodi\u00e1lisis, de modo tal de hacer m\u00e1s eficiente el filtrado que \u00e9stas efect\u00faan en la sangre de las personas con insuficiencia renal. El grupo, coordinado por el profesor Ant\u00f4nio Martins Figueiredo Neto, ya ha efectuado un pedido de patente en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) y espera que alg\u00fan fabricante se interese en producirlo a escala comercial.<\/p>\n

El sistema consiste en inyectar cristal l\u00edquido en la manguera por donde debe fluir la sangre y, por medio de una c\u00e9lula \u00f3ptica, medir las variaciones en la velocidad del fluido. Conocida la velocidad, se puede saber si la m\u00e1quina est\u00e1 adecuadamente calibrada o no. Actualmente, las m\u00e1quinas de hemodi\u00e1lisis son controladas de forma manual e imprecisa, lo que puede dejar que el flujo de sangre vaya muy r\u00e1pido, excesivamente lento o con variaciones bruscas de velocidad. “El aparato”, dice Figueiredo, “puede verificar la calidad del flujo: es decir, si el circulador de sangre que ser\u00e1 testeado provoca variaciones bruscas en el flujo – lo que podr\u00eda acarrear cambio indeseables en la presi\u00f3n sangu\u00ednea -, el aparato puede detectar el problema y sugerir cambios en las partes m\u00f3viles del circulador para evitarlo”.<\/p>\n

Los cristales l\u00edquidos – un tipo de fluido complejo – fueron descubiertos en 1888, cuando el bot\u00e1nico austr\u00edaco Friedrich Reinitzer estudiaba las propiedades de derivados del colesterol: acetato y benzoato de colesterila. Reinitzer descubri\u00f3 que estas sustancias, que a temperatura ambiente ten\u00edan una apariencia s\u00f3lida cristalina, cuando son calentadas, se transforman en un fluido lechoso. Prosiguiendo con el calentamiento, volv\u00edan a cambiar de apariencia, esta vez torn\u00e1ndose un l\u00edquido transparente.<\/p>\n

En el benzoato de colesterila, los dos puntos de fusi\u00f3n estaban a 145,5\u00b0C y 178,5\u00b0C (grados Celsius). “Puesto que el fen\u00f3meno podr\u00eda obedecer a eventuales impurezas del material, Reinitzer le pidi\u00f3 al qu\u00edmico alem\u00e1n Otto Lehmann que lo sometiera al an\u00e1lisis qu\u00edmico, para descubrir los posibles contaminantes”, narra Figueiredo. “Despu\u00e9s de un estudio criterioso, Lehmann arrib\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que no hab\u00eda ning\u00fan contaminante: los derivados de colesterol eran sustancias puras.”<\/p>\n

Fase mesom\u00f3rfica
\n<\/strong>\u00bfC\u00f3mo explicar entonces su comportamiento? La respuesta lleg\u00f3 en 1922, de la mano del franc\u00e9s George Friedel: la fase lechosa, a la cual denomin\u00f3 mesom\u00f3rfica, correspond\u00eda al hasta entonces desconocido cristal l\u00edquido, estado intermedio entre el s\u00f3lido cristalino y el l\u00edquido isotr\u00f3pico.”Otra caracter\u00edstica notable de estos materiales”, dice Figueiredo, “es que reflejan selectivamente la luz blanca. Parte de la radiaci\u00f3n es absorbida y parte es reflejada, resultando de ello luces coloridas, que var\u00edan con la temperatura”. Fue esa propiedad, an\u00e1loga a la de los s\u00f3lidos cristalinos, lo que llev\u00f3 a Lehmann a darles a los fluidos lechosos el nombre de cristales l\u00edquidos. Y fue tambi\u00e9n lo que llev\u00f3 a los investigadores de la USP a desarrollar el equipo.<\/p>\n

“Los cristales l\u00edquidos”, dice Figueiredo, “se agrupan en dos grandes familias: los termotr\u00f3picos, cuyas transiciones de fase son regidas por la temperatura, y los liotr\u00f3picos, que tambi\u00e9n pueden cambiar de fase con apropiadas variaciones de concentraci\u00f3n y en funci\u00f3n de la temperatura”. Los termotr\u00f3picos responden por el 99% de las aplicaciones – por ejemplo, mostradores de relojes digitales, pantallas de TV y monitores de computadoras. Pero por ser menos estudiados y por sus especificidades, los liotr\u00f3picos atraen m\u00e1s: a ellos se orienta el 60% del trabajo del equipo, que integra el Grupo de Fluidos Complejos del Ifusp.Su proyecto consisti\u00f3 en el uso de t\u00e9cnicas de \u00f3ptica lineal y no lineal y de radiocristalograf\u00eda, para estudiar la estructura y las propiedades de los cristales l\u00edquidos y de los ferrofluidos – otro tipo de fluido complejo.<\/p>\n

“Descubrimos, por ejemplo, que algunos liotr\u00f3picos son \u00f3pticamente isotr\u00f3picos – es decir que tienen las mismas propiedades f\u00edsicas en todas las direcciones – cuando est\u00e1n en reposo, pero se vuelven anisotr\u00f3picos cuando est\u00e1n en movimiento”. De esta manera (en movimiento), su \u00edndice de refracci\u00f3n var\u00eda, de manera tal que deja pasar m\u00e1s o menos luz, seg\u00fan la velocidad. “Fue en base a esa propiedad que inventamos el dispositivo que permite verificar el funcionamiento de los equipos de hemodi\u00e1lisis.”<\/p>\n

Orientaci\u00f3n paralela
\n<\/strong>Las peculiaridades de los cristales l\u00edquidos derivan de la asimetr\u00eda de sus mol\u00e9culas. En ciertas condiciones de concentraci\u00f3n, presi\u00f3n y temperatura, los ejes moleculares pueden orientarse paralelamente unos hacia otros. Es precisamente este ordenamiento lo que hace que los cristales l\u00edquidos se comporten un poco como l\u00edquidos y un poco como s\u00f3lidos cristalinos, y no ser ni una cosa ni la otra independientemente. Ocurre que el conjunto de mol\u00e9culas de un l\u00edquido no presenta ning\u00fan tipo de orden de posici\u00f3n, mientras que el conjunto de mol\u00e9culas de un s\u00f3lido cristalino tiene un orden posicional. Los cristales l\u00edquidos tienen la fluidez de los l\u00edquidos comunes y, al mismo tiempo, propiedades \u00f3pticas t\u00edpicas de los s\u00f3lidos cristalinos.<\/p>\n

Los termotr\u00f3picos, que cambian de fase con la temperatura, tienen mol\u00e9culas en forma de bastones, discos o bananas, todas de gran asimetr\u00eda o, m\u00e1s precisamente, anisotrop\u00eda de forma. Es esta anisotrop\u00eda – el hecho de que las mol\u00e9culas no se distribuyan igualmente en todas las direcciones, como en un l\u00edquido com\u00fan – lo que permite su ordenamiento de orientaci\u00f3n. En el caso de los constituyentes b\u00e1sicos de los liotr\u00f3picos, que tambi\u00e9n mudan de fase con ciertas variaciones de concentraci\u00f3n y de temperatura, no son formados por mol\u00e9culas aisladas, sino que son constituidos por agregados moleculares llamados micelas.<\/p>\n

Los agregados se forman porque sus mol\u00e9culas tienen caracter\u00edsticas antag\u00f3nicas – una regi\u00f3n polar y otra apolar. En contacto con un solvente polar como el agua – cujas mol\u00e9culas tienen un dipolo el\u00e9ctrico, es decir, cargas positivas y negativas separadas unas de otras -, las micelas tienden a asumir una cierta orientaci\u00f3n: por afinidad el\u00e9ctrica, la regi\u00f3n polar se aproxima a la mol\u00e9cula de agua vecina, y la regi\u00f3n apolar permanece apartada. A partir de una concentraci\u00f3n cr\u00edtica, las porciones polares se juntan, como en un capullo, dentro del cual las porciones apolares permanecen aisladas del ambiente acuoso. Cada capullo es una micela, y funciona como un blindaje entre las regiones apolares y el agua. “Es lo que ocurre cuando nos lavamos las manos con jab\u00f3n para eliminar la grasa.<\/p>\n

Cuando tenemos grasa en las manos – un material apolar – e intentamos quit\u00e1rnosla solamente con agua, vemos que es imposible. Cuando utilizamos detergente (cuyas mol\u00e9culas son anfif\u00edlicas, con regiones polares y apolares) y nos refregamos las manos, mezclamos agua, detergente y grasa. Ahora bien, las mol\u00e9culas de detergente forman superestruturas del tipo micelar (capullos) con la grasa dentro, y son retiradas por el flujo de agua”. A prop\u00f3sito, la clasificaci\u00f3n de los cristales l\u00edquidos como sustancias puras se aplica a los termotr\u00f3picos, pero no a los liotr\u00f3picos – que son, de hechos, mezclas con como m\u00ednimo dos sustancias: la que compone las micelas y el solvente.<\/p>\n

Hierro en l\u00edquidos
\n<\/strong>Otra clase de fluidos complejos estudiada por el grupo son los ferrofluidos, con propiedades magneto\u00f3pticas muy interesantes. Ellos fueron inventados en los a\u00f1os 60 en la Nasa, para transportar el combustible desde los tanques hasta los motores de los sat\u00e9lites espaciales. “Los t\u00e9cnicos de la agencia espacial norteamericana produjeron un ingrediente magn\u00e9tico que pod\u00eda ser disuelto en el combustible. Bastaba entonces aplicar campos magn\u00e9ticos de baja intensidad para conducir al material de un compartimiento a otro, arrastrando al combustible consigo”, explica Figueiredo.<\/p>\n

Para ello, obtuvieron una suspensi\u00f3n coloidal con gr\u00e1nulos de magnetita de cerca de 10 nan\u00f3metros, que pod\u00eda disolverse en el combustible sin que el material magn\u00e9tico se depositara en el fondo del tanque. “Las aplicaciones tecnol\u00f3gicas del producto se diversificaron a posteriori. Actualmente, el mismo es usado, por ejemplo, en la fabricaci\u00f3n de pinturas magn\u00e9ticas que pueden hacer que los aviones se vuelvan invisibles a los radares, sellos rotatorios que protegen a los discos r\u00edgidos de las computadoras, y en dispositivos que detectan la inclinaci\u00f3n de los aviones.”<\/p>\n

El Proyecto<\/strong>
\nInvestigaci\u00f3n de Propiedades \u00d3pticas y Mec\u00e1nicas de los Cristales L\u00edquidos<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nProyecto tem\u00e1tico
\nCoordinador<\/strong>
\nAnt\u00f4nio Martins Figueiredo Neto – Instituto de F\u00edsica de la USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 31.000,00 y US$ 209.400,00<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un dispositivo para calibrar m\u00e1quinas filtradoras de sangre para pacientes renales","protected":false},"author":127,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[437,785],"class_list":["post-75441","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75441","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/127"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75441"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75441\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75441"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75441"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75441"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75441"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}