Los artefactos que leen el c\u00f3digo de barras de los productos en los supermercados, y se esparcen por otros establecimientos comerciales, ahora tendr\u00e1n un peque\u00f1a componente que podr\u00e1 hacer que se vuelvan m\u00e1s r\u00e1pidos y eficientes. Accionada por un campo electromagn\u00e9tico, dicha pieza, de un tama\u00f1o de 25 mil\u00edmetros de largo por 12 mil\u00edmetros de ancho, denominada deflector o esc\u00e1ner, lleva en su interior un producto precioso de un espesor de 70 micrones o 0,07 mil\u00edmetros de espesor. Es un surco de oro instalado en el centro del rotor, la parte giratoria del esc\u00e1ner que realiza la lectura de las barras impresas en los embalajes. La incorporaci\u00f3n de esta innovaci\u00f3n ampliar\u00e1 los ejemplos de productos de la tecnolog\u00eda de microfabricaci\u00f3n, un segmento que est\u00e1 creciendo en importancia en el actual estadio del desarrollo industrial.<\/p>\n
En nuestro d\u00eda a d\u00eda, varios ejemplos muestran el potencial de estas micropiezas que siempre permanecen escondidas dentro de equipos mucho mayores si se los compara con \u00e9stas, como en las cabezas de picos de impresoras de chorro de tinta, los sistemas port\u00e1tiles de dosificaci\u00f3n de glucosa y los aceler\u00f3metros, microm\u00e1quinas que accionan el\u00a0air-bag<\/em> de los veh\u00edculos.”La microtecnolog\u00eda trabaja con dimensiones que van de algunos micrones a algunos cent\u00edmetros”, explica el profesor Luiz Ot\u00e1vio Saraiva Ferreira, coordinador del Proyecto Multiusuarios de Microfabricaci\u00f3n (Musa) del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotr\u00f3n (LNLS) y mentor del oscilador para lectores de c\u00f3digo de barras, un proyecto que recibi\u00f3 financiamiento de la FAPESP.<\/p>\n No tan famosa como su hermana menor, la nanotecnolog\u00eda, ya utilizada en los\u00a0chips<\/em> electr\u00f3nicos, pero a\u00fan en fase experimental en varios campos de estudio, la microfabricaci\u00f3n, al margen de estar presente en diversos productos, es la esperanza para una amplia gama de actuaciones. Por ejemplo: se perfila para la formulaci\u00f3n de microdispositivos de an\u00e1lisis cl\u00ednicos que funcionar\u00e1n en un recipiente del tama\u00f1o de una caja de f\u00f3sforos y dispensar\u00e1n en un futuro no muy lejano a los tradicionales an\u00e1lisis de sangre. Tan solo una gota retirada del dedo del paciente -como actualmente se hace en los an\u00e1lisis r\u00e1pidos de diabetes- ser\u00e1 suficiente para hacer un hemograma ya en el consultorio del m\u00e9dico o junto a la cama de un hospital.<\/p>\n Gana el paciente, que no necesitar\u00e1 ver m\u00e1s una jeringa pinchando su brazo, y gana el m\u00e9dico, que podr\u00e1 tener el resultado de manera instant\u00e1nea en la pantalla de su computadora, que estar\u00e1 conectada al microdispositivo de an\u00e1lisis cl\u00ednico. “Todav\u00eda estamos en el comienzo, testeando las enzimas, las interfaces el\u00e9ctricas y caracterizando los pol\u00edmeros que se usar\u00e1n en los microcanales que efectuar\u00e1n los an\u00e1lisis de sangre”, dice el qu\u00edmico J\u00falio C\u00e9sar Bastos Fernandes, posdoctorando en el LNLS con beca de la FAPESP, que inici\u00f3 en septiembre del a\u00f1o pasado un proyecto de construcci\u00f3n de esos microdispositivos de an\u00e1lisis cl\u00ednico.<\/p>\n Investigadores convocados De esta manera, desde su creaci\u00f3n en el LNLS, en 1999, en el marco de un proyecto ideado por el profesor Ferreira, utilizando todav\u00eda las instalaciones del Centro de Investigaci\u00f3n y Desarrollo (CPqD, sigla en portugu\u00e9s), creado por la antigua Telebras, el Musa ya ha posibilitado la fabricaci\u00f3n de microcoladores para limpieza de agua, microductos para el conteo de bacterias presentes en la leche, gu\u00edas de l\u00e1ser e incluso un microdispositivo que sirve como base para el crecimiento de neuronas en investigaciones de laboratorio. Adem\u00e1s del soporte del LNLS, el Musa recibe apoyo de la FAPESP, del Centro de Investigaciones Renato Archer (Cenpra), de la antigua fundaci\u00f3n Centro Tecnol\u00f3gico para la Inform\u00e1tica (CTI) y del Centro de Componentes Semiconductores (CCS) de la Facultad de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp).<\/p>\n Alta velocidad “Ya hemos patentado el principio de accionamiento del mecanismo por inducci\u00f3n en Estados Unidos y en Brasil”, cuenta Ferreira. El deflector est\u00e1 incluido en esas patentes. Ahora, el trabajo de Ferreira y de Barbaroto consiste en miniaturizar la parte del deflector, llamada estator, una pieza que no se mueve durante el funcionamiento del aparato. “Si alguna empresa se dispusiera a producir este equipoa gran escala, ser\u00eda barato”, asegura Ferreira.<\/p>\n Otro experimento producido en el Musa, que presenta posibilidades futuras para su utilizaci\u00f3n en la industria -y que ya fue probado en campo- son los microcoladores, dispositivos que pueden ser utilizados para retirar part\u00edculas muy peque\u00f1as suspendidas en gases o en l\u00edquidos, adem\u00e1s de servir para separar, de acuerdo a su tama\u00f1o, part\u00edculas s\u00f3lidas en polvo. Los microcoladores proyectados y probados por la profesora Maria Aparecida Silva, de la Facultad de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica (FEQ) de la Unicamp, est\u00e1n hechos en cobre en el tama\u00f1o de un cent\u00edmetro por un cent\u00edmetro y poseen 67 mil orificios con di\u00e1metros de 20 micrones cada uno. Con ese microcolador se realizaron experimentos de filtraci\u00f3n de agua en laboratorio, utiliz\u00e1ndose muestras colectadas de una estaci\u00f3n de tratamiento de agua de la Sociedad de Abastecimiento de Agua y Saneamiento (Sanasa) de Campinas.<\/p>\n “Con la filtraci\u00f3n del agua bruta, logramos el retiro del 95% de la materia org\u00e1nica, y la filtraci\u00f3n del agua tratada qu\u00edmicamente present\u00f3 un \u00edndice de transparencia del 99,9%”, dice Maria Aparecida. “Este producto obtuvo buenos resultados experimentales y tiene potencial de uso en el tratamiento de agua a un precio bajo y con un gran impacto social, si se lo produce a gran escala.”El microcolador tambi\u00e9n podr\u00e1 utilizarse como membrana filtrante en sistemas de hemodi\u00e1lisis, que filtran la sangre de las personas con insuficiencia renal.<\/p>\n Con este nuevo dispositivo, se hace m\u00e1s viable el desarrollo de un equipo port\u00e1til para hemodi\u00e1lisis. Maria Aparecida conf\u00eda en el uso futuro del microcolador tanto en el tratamiento de agua como en la hemodi\u00e1lisis, porque la alta uniformidad de los orificios garantiza el \u00e9xito t\u00e9cnico del dispositivo.Las posibilidades abiertas con los proyectos de microfabricaci\u00f3n son amplias. Los ductos de los microdispositivos fabricados en el LNLS tambi\u00e9n est\u00e1n cediendo terreno a proyectos innovadores, como el del profesor Elnatan Chagas Ferreira, de la Facultad de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica y de Computaci\u00f3n de la Unicamp.<\/p>\n Ferreira investiga un contador de bacterias en la leche por medio de microductos y fibra \u00f3ptica. “El conteo de las bacterias se efect\u00faa en el medio l\u00edquido en microductos fabricados en el Musa, que miden 100 micrones de ancho y 100 micrones de altura”, explica Ferreira. \u00c9l y el doctorando Andr\u00e9 Teixeira est\u00e1n elaborando un prototipo de contador de bacterias automatizado acoplado a un microscopio \u00f3ptico especial que efect\u00faa el conteo de los microorganismos.<\/p>\n Neuronas de caracoles Los experimentos mostraron que las c\u00e9lulas se adhieren y crecen sobre las estructuras y pueden ser estimuladas por medio de microelectrodos. “Necesitamos ahora desarrollar un dispositivo con canales de mayor profundidad para acomodar las neuronas”, explica Peres. “El mayor \u00e9xito consisti\u00f3 en estudiar la propagaci\u00f3n de se\u00f1ales el\u00e9ctricas (o est\u00edmulos el\u00e9ctricos) en las neuronas\u00a0in vitro<\/em> .”<\/p>\n Probador port\u00e1til De acuerdo con el tiempo de fritura, el aceite puede perder las caracter\u00edsticas originales y volverse, incluso, cancer\u00edgeno. Una de las maneras de evaluar esa degradaci\u00f3n consiste en medir las propiedades el\u00e9ctricas del aceite con el capacitor, que funciona como un sensor qu\u00edmico. “Con el microcapacitor producido en el Musa es posible estructurar un sistema de inspecci\u00f3n para testear en el propio local la calidad del aceite, que funciona como un sistema de admisi\u00f3n para el laboratorio que emitir\u00e1 un dictamen conclusivo”, prev\u00e9 Santos.Entre los diversos proyectos ya ejecutados por el Musa se encuentran, por ejemplo, una pinza para manipular cristales de prote\u00ednas, una herramienta \u00fatil para los investigadores del Centro de Biolog\u00eda Molecular Estructural del LNLS.<\/p>\n “Ya tenemos la pinza, ahora necesitamos crear el mecanismo que le dar\u00e1 movimiento”, explica Izaque Alves Maia, investigador del Musa. Al igual que la pinza, otras piezas producidas en el Musa ya se encuentran delineadas y fabricadas, pero no est\u00e1n listas a\u00fan para entrar en acci\u00f3n. Normalmente, las mismas forman parte de sistemas mayores que exigen nuevos estudios y la creaci\u00f3n de nuevos mecanismos. No obstante, son piezas esenciales en sistemas innovadores y, muchas veces, in\u00e9ditas.<\/p>\n Litograf\u00eda y metales Al retirarse el pol\u00edmero de la parte sensibilizada se forma un molde de la micropieza. En la parte final de la fabricaci\u00f3n del dispositivo, ese molde recibe por electrodeposici\u00f3n o galvanoplast\u00eda -bajo la acci\u00f3n de una corriente el\u00e9ctrica- un metal, que puede ser cobre, n\u00edquel u oro. Esa fase es realizada en la empresa Metalfoto, ubicada en la ciudad de Cotia, que concreta el crecimiento del metal dentro del molde de pol\u00edmero. La micropieza est\u00e1 lista cuando se retiran el molde y la base de silicio o de vidrio.<\/p>\n “Nuestra intenci\u00f3n para avanzar en ese proceso de microfabricaci\u00f3n es hacer la sensibilizaci\u00f3n (litograf\u00eda) con el rayo X de la luz sincrotr\u00f3n en lugar de la radiaci\u00f3n ultravioleta”, dice el coordinador do Musa, Luiz Ot\u00e1vio Ferreira. “As\u00ed obtendremos unamejor calidad en la fabricaci\u00f3n de las piezas”. Una de las diez l\u00edneas de luz del sincrotr\u00f3n, llamada XRL, est\u00e1 destinada exclusivamente al trabajo del Musa. Ese rayo X es producido a partir de la energ\u00eda de los electrones que circulan, a la velocidad de la luz, en el interior del anillo met\u00e1lico de 93 metros de longitud y 30 metros de di\u00e1metro que, integrado a decenas de otros componentes, forma la fuente de luz sincrotr\u00f3n.<\/p>\n Uso industrial “Tenemos la receta de la fabricaci\u00f3n de micropiezas y podemos colaborar con las empresas en sus proyectos”, dice Ferreira, que tambi\u00e9n es profesor de la Facultad de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica de la Unicamp, en donde est\u00e1 formando un grupo de estudios en microsistemas. Son buenas noticias para los distintos sectores que necesitan microdispositivos para el desarrollo de artefactos, sistemas y equipos innovadores.<\/p>\n El Proyecto<\/strong>
\n<\/strong>El brazo m\u00e1s famoso de la microfabricaci\u00f3n es la microelectr\u00f3nica, responsable por la producci\u00f3n de\u00a0chips<\/em>. Para hacer que el otro brazo de la microfabricaci\u00f3n, que produce micropiezas no electr\u00f3nicas, se haga m\u00e1s famoso y m\u00e1s \u00fatil a los investigadores brasile\u00f1os, y en el futuro a la industria, el Proyecto Musa trabaja para asegurar esa notoriedad. Mediante de rondas anuales de llamados, el grupo convoca a investigadores interesados en micropiezas para diversos experimentos. El propio\u00a0slogan<\/em> del Musa define muy bien su funci\u00f3n: “Usted lo proyecta, nosotros lo fabricamos y usted lo prueba”.<\/p>\n
\n<\/strong>El experimento que est\u00e1 m\u00e1s cerca de llegar al mercado es precisamente el del profesor Ferreira. Con la colaboraci\u00f3n de su alumno de maestr\u00eda Pedro Ricardo Barbaroto, del CCS de la Unicamp, Ferreira finaliza el deflector de haces de luz que se mueve por inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica y efect\u00faa la barredura del c\u00f3digo de barras. Fabricado con un monocristal de silicio, este nuevo dispositivo tiene una resistencia mec\u00e1nica mayor que la del acero de resortes, con un costo menor y mejor desempe\u00f1o que los equipos utilizados actualmente. La velocidad del nuevo dispositivo, si se la compara con la de los actuales, es tambi\u00e9n un factor favorable. La misma puede oscilar 1.300 veces por segundo, mientras que los aparatos existentes en el mercado no pueden oscilar m\u00e1s de 30 veces sin riesgo de enga\u00f1arse en la lectura.<\/p>\n
\n<\/strong>Otros proyectos tambi\u00e9n produjeron dispositivos para contacto con material org\u00e1nico. Uno de \u00e9stos fue la creaci\u00f3n de una microestructura para el cultivo de neuronas en el marco de un trabajo realizado en el Laboratorio de Microelectr\u00f3nica de la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). Dos doctorandos, Henrique Estanislau Maldonado Peres y Nathalia Peixoto, bajo la direcci\u00f3n del profesor Francisco Javier Ramirez-Fernandez, desarrollaron un dispositivo de 1,2 mil\u00edmetro de lado, con cavidades para orientar el crecimiento de neuronas de caracol (Helix aspersa<\/em>) en medio de cultivo.<\/p>\n
\n<\/strong>El aceite de cocina utilizado en restaurantes y otros establecimientos de producci\u00f3n de alimentos, fue objeto de un experimento realizado en el Musa por el profesor Edval Santos, de la Universidad Federal de Pernambuco (UFPE). Santos desarroll\u00f3 un capacitor que mide las constantes diel\u00e9ctricas (la resistencia al paso de la corriente) de l\u00edquidos tales como el aceite de cocina, solventes y combustibles. “Con ese capacitor podremos, por ejemplo, caracterizar el aceite de cocina utilizado en el comercio, midiendo la calidad de ese producto”, explica Santos. El mismo principio podr\u00e1 tambi\u00e9n utilizarse para detectar adulteraciones en los combustibles.<\/p>\n
\n<\/strong>Antes de entreg\u00e1rselas a sus ideadores, todas las micropiezas fabricadas en el Musa pasan por id\u00e9ntico proceso de producci\u00f3n, con ligeras variaciones. Son proyectadas por los interesados -investigadores de institutos y universidades o de empresas- y enviadas al LNLS. El proceso de fabricaci\u00f3n comienza con la producci\u00f3n de una microm\u00e1scara litogr\u00e1fica producida en metal con el dibujo de la pieza. Dicha m\u00e1scara es entonces colocada sobre un pol\u00edmero fotosensible asentado sobre una base de silicio o vidrio revestido con una capa conductiva. Posteriormente ese conjunto es expuesto a radiaci\u00f3n ultravioleta. El dibujo de la pieza queda impreso en el pol\u00edmero como en una pel\u00edcula fotogr\u00e1fica.<\/p>\n
\n<\/strong>Los primeros experimentos con el rayo X est\u00e1n siendo llevados adelante por el equipo del profesor Ferreira. Aun sin la utilizaci\u00f3n plena del rayo X, los mecanismos de fabricaci\u00f3n de micropiezas est\u00e1n disponibles para aqu\u00e9llos que la necesitan en el campo industrial. La intenci\u00f3n del LNLS es incrementar la participaci\u00f3n de las empresas interesadas en hacer microdispositivos.<\/p>\n
\nProyecto, Microfabricaci\u00f3n y Caracterizaci\u00f3n de Osciladores Microelectromec\u00e1nicos con Accionamiento Electromagn\u00e9tico<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nL\u00ednea regular de auxilio a la investigaci\u00f3n
\nCoordinador<\/strong>
\nLuiz Ot\u00e1vio Saraiva Ferreira – LNLS
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 92.660,25 y US$ 51.671,90<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El Laboratorio Nacional de Luz Sincrotr\u00f3n desarrolla micropiezas de gran utilidad en el medio acad\u00e9mico y en la industria","protected":false},"author":10,"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":[192],"tags":[],"coauthors":[97],"class_list":["post-75502","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75502","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\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75502"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75502\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75502"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75502"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75502"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75502"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}