PINZAS ÓPTICAS, TECNOLOGÍA MÉDICA DE ALTA PRECISIÓN

Resumen

PARECE MAGIA, PERO ES FÍSICA PURA. LA LUZ PUEDE CONVERTIRSE EN UNA PINZA PRECISA Y DELICADA QUE, SIN DAÑAR, EMPUJA Y ATRAPA CÉLULAS DE VIRUS, BACTERIAS Y ADN, O DIMINUTOS FRAGMENTOS DE MATERIALES COMO VIDRIO O LÁTEX. EN ESE PROCESO NO HAY TRUCO, SINO UNA MANIPULACIÓN CONTROLADA Y EXACTA QUE SE REALIZA EN EL LABORATORIO DE PINZAS ÀPTICAS DEL INSTITUTO DE FÍSICA, DONDE KAREN VOLKE SEPÚLVEDA TRABAJA EN UN CUARTO NEGRO, SOBRE UNA MESA ÓPTICA QUE GARANTIZA ESTABILIDAD PARA QUE LOS TRAYECTOS DEL LÁSER VAYAN DIRECTAMENTE AL OBJETIVO: LAS MUESTRAS BIOLÓGICAS O LOS MATERIALES QUE SE QUIEREN MOVER, ORILLAR Y CAPTURAR. PARA LOS BIÓLOGOS, ESTE DESARROLLO SE PERFILA COMO UNA HERRAMIENTA DE TRABAJO PARA ESTUDIAR TEJIDOS COMO LOS ORGANELOS DE UNA CÉLULA, LAS MOLÉCULAS DE UN VIRUS O EL MECANISMO DE TRANSPORTE DE UNA ENZIMA; PARA LOS MÉDICOS CONSTITUYE UNA TECNOLOGÍA DE ALTA PRECISIÓN, ÚTIL EN MICROCIRUGÍA Y EN LA APLICACIÓN DE MÉTODOS DE REPRODUCCIÓN ASISTIDA. EN TANTO, PARA LOS FÍSICOS REPRESENTA UNA FORMA DE ESTUDIAR, TEÓRICA Y EXPERIMENTAL, LA PROPAGACIÓN DE LA LUZ Y SU INTERACCIÓN CON MATERIALES MICROSCÓPICOS, SEAN BIOLÓGICOS O INORGÁNICOS. QUIZÁ POR LO ATRACTIVO QUE RESULTA EL ALCANCE DE LA LUZ, ESTA INVESTIGACIÓN FUE SELECCIONADA PARA PRESENTARSE ANTE ESTUDIANTES DE SECUNDARIA Y PREPARATORIA QUE ASISTIERON AL DÍA DE PUERTAS ABIERTAS DEL INSTITUTO DE FÍSICA. EN EL AUDITORO ALEJANDRA JAIDAR, VOLKE EXPLICÓ QUE UNA PINZA ÓPTICA ES UN DISPOSITIVO QUE, MEDIANTE UN HAZ DE LUZ LÁSER PERMITE ATRAPAR OBJETOS MICROSCÓPICOS, QUE VAN DESDE FRACCIONES HASTA DECENAS DE MICRA, MEDIDA EQUIVALENTE A LA MILÉSIMA PARTE DE UN MILÍMETRO. "SON PARTÍCULAS MUCHO MÁS PEQUEÑAS QUE EL DIÁMETRO DE UN CABELLO, CUYO GROSOR ES DE 50 A 150 MICRAS", EJEMPLIFICÓ. LAS PINZAS ÓPTICAS SE BASAN EN LA MANIPULACIÓN DE UN HAZ LUMÍNICO QUE EMPLEA SUS CUALIDADES ELÉCTRICAS PARA ATRAER Y ATRAPAR MOLÉCULAS EN LAS QUE PUEDE PENETRAR (POR EJEMPLO, SI SON PAREDES CELULARES), O A LAS QUE ES POSIBLE CORTAR O TRANSPORTAR, COMO EL MATERIAL GENÉTICO (ADN), QUE NO SE ATRAPA DIRECTAMENTE, AUNQUE SE PODRÍA CONDUCIR CON LAS PINZAS UTILIZANDO COMO VEHÍCULO PARTÍCULAS DE VIDRIO. VOLKE ACLARÓ QUE SE LES LLAMA PINZAS POR SU CAPACIDAD DE ATRAPAR, NO PORQUE TENGAN FORMA DE TENAZA. SE TRATA DE UN SOLO LÁSER QUE SE DIRIGE DE FORMA PRECISA HASTA LAS PARTÍCULAS DE INTERÉS. LA ACCIÓN DE ATRAPAR ES POSIBLE DEBIDO A LAS PROPIEDDES DE LA LUZ, QUE SE COMPORTA, A LA VEZ, COMO ONDA Y PARTÍCULA. KAREN VOLKE PUNTUALIZÓ QUE, COMO ONDA, TIENE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS QUE VIBRAN CON UNA FRECUENCIA MUY ALTA. "LOS ÁTOMOS QUE COMPONEN LA PARTÍCULA TAMBIÉN TIENEN PROPIEDADES ELÉCTRICAS, UNA CARGA POSITIVA CONCENTRADA EN EL NÚCLEO Y OTRA NEGATIVA EN LOS EXTREMOS", DETALLÓ. ESAS INTERACCIONES ELÉCTRICAS HACEN QUE LAS PARTÍCULAS SE VAYAN HACIA LA REGIÓN DE MÁXIMA INTENSIDAD DE LUZ, UBICADA EN EL CENTRO LUMINOSO. "SI ENFOCAMOS UN HAZ COMO LO HACEN LOS NIÑOS AL DIRIGIR LA LUZ DEL SOL CON UNA LUPA HASTA QUEMAR A UNA HORMIGA, PESO USAMOS LENTES DE MICROSCOPIO POTENTES QUE SE ORIENTEN A UN PUNTO EXTREMADAMENTE PEQUEÑO, LOGRAREMOS ATRAPAR LAS PARTÍCULAS EN EL PUNTO FOCAL, QUE ES EL MISMO DONDE LOS PEQUEÑOS LOGRAN QUEMAR A ESE INSECTO", ILUSTRÓ. EL DESARROLLO DE UNA PINZA ÓPTICA REQUIERE DE UN LABORATORIO CON EQUIPO DE ALTA PRECISIÓN. EL PROCESO INICIA CON LA EMISIÓN DE UN LÁSER, QUE PUEDE SER VERDE PARA ATRAPAR MATERIAL INORGÁNICO, AUNQUE DEBE SER INFRARROJO PARA CAPTURAR TEJIDO BIOLÓGICO VIVO SIN DAÑARLO. EN EL PROCESO SE EMPLEAN DOS ESPEJOS NORMALES, QUE DIRIGEN CASI TODA LA LUZ QUE RECIBEN, Y UN TERCERO, DENOMINADO DICROICO, QUE ES SELECTIVO Y SOLAMENTE REFLEJA LA EMISIÓN DEL LÁSER Y DEJA PASAR LA LUZ QUE NO PROVIENE DE ESE HAZ. AL FINAL DE LA RUTA DE ESPEJOS, EL LÁSER LLEGA A UN MICROSCOPIO CON UNA LENTE MUY POTENTE. "EL MICROSCOPIO CUMPLE DOS FUNCIONES: POR UN LADO, ENFOCA AL LÁSER PARA LOGRAR LA INTENSIDAD QUE REQUIERE LA PINZA ÓPTICA Y, POR OTRO, PERMITE VER LAS PARTÍCULAS MIENTRAS SON ATRAÍDAS Y ATRAPADAS POR LA LUZ", AÑADIÓ. LAS PARTÍCULAS A ANALIZAR, PROSIGUIÓ, SE COLOCAN EN EL PORTAOBJETOS DEL MICROSCOPIO, HACIA DONDE SE ENFOCA EL LÁSER. UNA CÁMARA ADAPTADA A ESE INSTRUMENTO REGISTRA LA CAPTURA Y CONDUCE SU SEÑAL HACIA UNA COMPUTADORA QUE AMPLIFICA EL PROCESO EN UN MONITOR. LAS APLICACIONES DE PINZAS ÓPTICAS INCLUYEN USOS EN INGENIERÍA GENÉTICA Y MICROCIRUGÍA; VOLKE CENTRA SU ESTUDIO EN LAS PROPIEDADES DINÁMICAS DE LOS HACES LUMINOSOS, QUE TIENEN DIFERENTES GEOMETRÍAS, COMO LA ELÍPTICA Y LA PARABÓLICA. "NOS INTERESA SABER CÓMO LA LUZ HACE ROTAR A LAS PARTÍCULAS". LAS PINZAS ÓPTICAS FUERON CREADAS EN 1986 POR ARTHUR ASHKIN, FÍSICO ESTADUNIDENSE, EN LOS LABORATORIOS BELL. EN 1970, INTERESADOS EN MEDIR LA PRESIÓN QUE EJERCE LA RADIACIÓN LUMINOSA SOBRE CIERTAS PARTÍCULAS, EL CIENTÍFICO REPORTÓ QUE ÉSTAS SE PUEDEN EMPUJAR EN LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE UN HAZ DE LUZ LÁSER, LUEGO DE S