Un equipo de científicos del Departamento de Física Aplicada II de la Universidad de Málaga ha desarrollado una innovadora tecnología que permite controlar fluidos y partículas en tres dimensiones mediante barreras térmicas virtuales generadas a través de la luz. Este avance, conocido como barreras optofluidicas reconfigurables, ha sido objeto de un estudio publicado en la prestigiosa revista Nature Photonics.
La investigación se enmarca dentro del campo de la microfluidica, que se centra en el estudio y manipulación del comportamiento de pequeñas cantidades de fluidos a nivel microscópico. Este proyecto internacional ha sido llevado a cabo en colaboración con el Laboratorio de Sistemas Nanofotónicos de la ETH Zurich y el Laboratorio de Captura de Nanopartículas de la Universidad de Granada, junto con la Escuela de Modelado Multifísico (MMS) de la UMA.
Desarrollo y Aplicaciones de las Barreras Optofluidicas
Las barreras han sido desarrolladas a partir de gradientes de temperatura inducidos ópticamente. Concretamente, se crean al iluminar superficies recubiertas de nanopartículas de oro alargadas (AuNRs), generando estos gradientes térmicos localizados a través de la conversión fototérmica y el flujo del fluido, utilizando fenómenos como la termo-osmosis, la termofóresis y la convección natural.
El investigador de la UMA, Emilio Ruiz Reina, uno de los autores del estudio, destaca que esta tecnología se puede configurar en tiempo real, lo que permite ajustarla dinámicamente para tareas como dirigir o dividir partículas, así como simular entornos biológicos reales. Esta versatilidad facilita el diseño de herramientas rápidas, precisas y portátiles para aplicaciones que van desde el análisis clínico hasta estudios farmacológicos y de investigación básica.
El impacto directo de esta investigación en la medicina personalizada y la biotecnología es significativo. Ruiz Reina enfatiza que esta solución innovadora abre la puerta a sistemas lab-on-chip, dispositivos miniaturizados que integran múltiples funciones de un laboratorio convencional en un único chip de unos pocos milímetros de tamaño, los cuales son reconfigurables, compactos y altamente eficientes.
El estudio ha sido fundamentado en una metodología híbrida que combina experimentación avanzada con simulaciones numéricas de alta fidelidad. Los modelos computacionales permitieron predecir el comportamiento térmico y fluidico en geometrías complejas, optimizando así el diseño de los experimentos. A su vez, los resultados experimentales validaron y refinaron los modelos, en un proceso de retroalimentación continua que fue clave para alcanzar el nivel de control demostrado.
Más información:
Falko Schmidt et al, Three-dimensional optofluidic control using reconfigurable thermal barriers, Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01731-z
Proporcionado por
Universidad de Málaga
