Los dispositivos nanofluídicos ofrecen soluciones para estudiar las reacciones químicas de una sola molécula

En una reacción química, las moléculas de diferentes sustancias se encuentran entre sí para formar nuevas moléculas que provocan cambios en los enlaces de sus átomos. Las moléculas chocan a una distancia extremadamente corta -un nanómetro o menos- en un periodo de tiempo extremadamente breve. Esto dificulta la investigación de los detalles de las reacciones químicas a escala molecular. La mayor parte de los conocimientos experimentales, utilizados para explicar la dinámica de las reacciones en una sola molécula, se obtuvieron estudiando reacciones en gases. Sin embargo, la inmensa mayoría de las reacciones químicas tienen lugar en líquidos, por lo que dilucidar la dinámica de reacción de una sola molécula en solución es un reto importante, con muy pocas herramientas experimentales.

Un dispositivo nanofluídico -una placa de vidrio de unos pocos centímetros cuadrados con canales nanofluídicos de tamaño nanométrico tallados en ella- proporciona un entorno similar a un tubo de ensayo para confinar moléculas individuales. Pero los dispositivos nanofluídicos pueden utilizarse en combinación con diversos instrumentos analíticos de alta resolución temporal para investigar reacciones extremadamente rápidas de moléculas individuales.

Los autores de la revisión, el profesor asociado Yan Xu y el doctor Nattapong Chantipmanee, de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de la Universidad Metropolitana de Osaka, han diseñado principios y tecnologías para manipular libremente nanomateriales, biomateriales y moléculas a nivel de molécula única. Las metodologías que abordan utilizan tecnologías fundamentales como el procesamiento nanofluídico, la integración funcional y el control y la medición fluídicos, y son pioneras en la integración de diversos campos mediante el uso de la nanofluídica. Además, para dilucidar la dinámica de las reacciones de una sola molécula en solución utilizando sus exclusivos dispositivos nanofluídicos, trabajan para resolver problemas como la manipulación precisa de moléculas pequeñas en solución y la medición de sus reacciones extremadamente rápidas (de nanopico a picosegundos).

Los investigadores publicaron su artículo de revisión sobre la dinámica de reacción de una sola molécula en solución, pionera en los dispositivos nanofluídicos, en el número de enero de 2023 de TrAC Trends in Analytical Chemistry. Como pioneros en este nuevo campo, la revisión ofrece una visión de pájaro, incluida la vanguardia de la investigación y el desarrollo, los retos futuros y hacia dónde pueden conducir estos nuevos descubrimientos.

"Los dispositivos nanofluídicos tienen el potencial de convertirse en una fantástica herramienta experimental para dilucidar la dinámica de las reacciones en disolución. Espero que este artículo anime a más investigadores a unirse a este campo de investigación en ciernes", declaró el profesor Xu.