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22 mar 2017
Noticias
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Los árboles y otras plantas, desde secuoyas altísimas hasta margaritas diminutas, son bombas hidráulicas naturales. Están constantemente llevando agua desde sus raíces hasta las hojas más altas y bombeando los azúcares producidos por sus hojas de vuelta a las raíces. Este flujo constante de nutrientes se mueve a través de un sistema de tejidos llamado xilema y floema que se empaquetan juntos en conductos leñosos y paralelos.
Los ingenieros han diseñado un dispositivo microfluídico que llaman un "árbol sobre un chip", que imita el mecanismo de bombeo de los árboles y otras plantas
Ingenieros del MIT han diseñado un dispositivo micro-fluídico que llaman "árbol-en-chip", que imita el mecanismo de bombeo de árboles y plantas. Al igual que sus homólogos naturales, el chip opera de forma pasiva, no requiriendo piezas móviles ni bombas externas. Es capaz de bombear agua y azúcares a través del chip a una tasa de flujo constante durante varios días. Los resultados se publican en Nature Plants.
Anette "Peko" Hosoi, profesor y jefe del departamento de ingeniería mecánica del MIT, dice que el bombeo pasivo del chip, puede ser utilizado como un simple actuador hidráulico para robots pequeños. Es caro y complicado hacer pequeñas piezas móviles y bombas para impulsar movimientos complejos en robots pequeños, pero este nuevo mecanismo de bombeo puede hacer realidad robots cuyos movimientos sean impulsados por bombas basadas en azucares de bajo costo.
El agua, impulsada por la tensión superficial, sube por los canales de xilema, luego se difunde a través de una membrana semipermeable y desciende mediante canales de floema que contienen azúcar y otros nutrientes.
Cuanto más azúcar hay en el floema, más agua fluye del xilema al floema para equilibrar el gradiente de azúcar en agua mediante un proceso pasivo conocido como ósmosis. El flujo de agua resultante descarga los nutrientes hasta las raíces. Se cree que los árboles y las plantas mantienen este proceso de bombeo a medida que se extrae más agua de sus raíces.
Hosoi y su equipo diseñaron su "árbol-en-chip", creando una bomba microfluídica que imita el xilema de un árbol, el floema y sus hojas productoras de azúcar.
Para hacer este chip, los investigadores intercalaron dos láminas de plástico, a través de las cuales perforaron pequeños canales que funcionarían como xilema y floema. Llenaron el canal del xilema con agua y el canal del floema con agua y azúcar, luego separaron las dos láminas con un material semipermeable para imitar la membrana entre el xilema y el floema.
Colocaron otra membrana sobre la membrana que contenía el canal del floema y colocaron un cubo de azúcar en la parte superior para representar la fuente adicional de azúcar que se difunde de las hojas de un árbol hacia el floema. Engancharon el chip a un tubo, que a partir de un depósito suministraba agua al chip.
Con esta simple configuración, el chip fue capaz de bombear pasivamente el agua desde el tanque a través del chip y hacia fuera en un vaso, a un caudal constante durante varios días.
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Un dispositivo “árbol–en-chip” genera energía hidráulica
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