Pinças acústicas capturam e movem organismos com ultrassom

A pinça acústica ultrassônica pode ser fabricada com tecnologias típicas da indústria microeletrônica. [Imagem: Ding/Benkovic/Huang]

Um dispositivo do tamanho de uma moeda consegue manipular seres vivos microscópicos usando ondas de som.
Além de microrganismos inteiros, a nova ferramenta pode lidar com coisas menores, como células do sangue, abrindo novas perspectivas de pesquisas e aplicações práticas.
Pinça acústica
Manipular objetos vivos sem danificá-los é um grande desafio para a tecnologia, mas algo essencial para que esses organismos sejam estudados em seu ambiente natural, sem interferências.
O dispositivo, chamado pinça acústica, é a primeira tecnologia a se mostrar capaz de capturar e manipular o Caenorhabditis elegans, um verme muito usado em pesquisas biomédicas e biológicas, sem tocar no animal.
As pinças acústicas também são capazes de manipular com precisão objetos em escala celular, que são essenciais para muitas áreas da pesquisa biomédica.
Neste momento, as pinças acústicas conseguem manipular e mover objetos com dimensões na faixa dos milímetros até os micrômetros.
Contudo, usando sons de frequências mais elevadas, os pesquisadores afirmam ser possível mover objetos muito menores, em nanoescala.
Isso as tornaria adequadas para a manipulação de nanopartículas e moléculas, algo que hoje é feito pelas pinças ópticas, dispositivos que usam luz, mas que nem sempre são adequados para as amostras biológicas porque a luz interfere com os organismos vivos, podendo até matá-los.
Ondas acústicas de superfície
As pinças acústicas usam ultrassom, a mesma tecnologia não-invasiva usada nos exames pré-natais, para fazer imagens do bebê no útero.
O dispositivo usa um material piezoelétrico, que se move quando recebe uma corrente elétrica.

Transdutores piezoelétricos geram ondas acústicas superficiais que controlam a posição dos objetos com extrema precisão. [Imagem: Ding/Benkovic/Huang]

As vibrações passam através de transdutores ligados à base piezoelétrica, onde são convertidas em ondas acústicas de superfície (SAW: Surface Acoustic Waves).
Essas ondas acústicas superficiais criam campos de pressão no meio líquido que seguram o espécime.
Componentes eletrônicos muito simples são suficientes para que o dispositivo ajuste as ondas de forma precisa para mover o espécime - ou o objeto inorgânico.
Pinças de ultrassom
"Nós acreditamos que o dispositivo possa ser facilmente fabricado a um custo muito menor do que digamos, as pinças ópticas, que usam lasers para manipular partículas individuais," disse o Dr. Tony Huang, cujo grupo foi pioneiro no campo das pinças acústicas, em uma prova de conceito apresentada em 2009.
"As pinças ópticas exigem densidades de energia 10.000.000 vezes maiores do que as nossas pinças acústicas, e, ao contrário do ultrassom, os lasers podem aquecer e danificar as células," compara ele.
Para vários estudos biológicos, as pinças acústicos representarão uma ferramenta excelente para imitar as condições no interior do corpo, onde as células são sujeitas a ondas de pressão e pulsos de compostos químicos.