Levitación Acústica! Megapost.

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Qué es la levitación acústica?

La levitación acústica es un fenómeno físico no lineal relacionado con las ondas acústicas (ya sea sonido o ultrasonido) que consiste en que al incidir en un objeto y bajo determinadas circunstancias, las ondas acústicas logran mantener ese objeto suspendido en el aire sin necesidad de contacto alguno, de ahí el nombre de levitación. Para lograr la levitación generalmente se requiere el uso de ondas estacionarias y niveles sonoros muy elevados (del orden de 155 dB ref. 20Pa) para lograr levitar muestras de unos cuantos gramos y dimensiones de unos cuántos milímetros. Este fenómeno se emplea cuando es necesario mantener una muestra suspendida en el aire sin necesidad de contacto, ya sea por riesgo de contaminación o reacción química entre la muestra y el contenedor empleado, como sería el caso de una gota de metal derretido, que por su temperatura podría reaccionar, o una planta de fabricación de circuitos integrados en la que el contacto con las obleas de silicio representa un serio riesgo de contaminación. También puede aplicarse para realizar distintas mediciones de parámetros físicos de la muestra, como su viscosidad, si se trata de una gota de líquido.
















No es un truco de magia y no es un juego de manos - Científicos realmente está usando levitación para mejorar el proceso de desarrollo de fármacos, con el tiempo dando más eficaces fármacos con menos efectos secundarios.

Científicos de los EE.UU. Departamento de Energía (DOE) del Laboratorio Nacional de Argonne han descubierto una manera de utilizar ondas sonoras para levitar gotas individuales de las soluciones que contienen fármacos diferentes. Mientras que la conexión entre la levitación y el desarrollo de fármacos pueden no ser inmediatamente aparente, una relación especial emerge en el nivel molecular.

A nivel molecular, estructuras farmacéuticas caen en una de dos categorías: amorfo o cristalino. Fármacos amorfos son típicamente más eficientemente absorbido por el cuerpo que sus primos cristalinas, esto es debido a los medicamentos amorfos son tanto más altamente soluble y tienen una biodisponibilidad más alta, lo que sugiere que una dosis más baja puede producir el efecto deseado.

"Uno de los mayores desafíos cuando se trata de desarrollo de fármacos es la reducción de la cantidad de medicamento necesaria para alcanzar el beneficio terapéutico, sea lo que sea", dijo Argonne rayos X físico Chris Benmore, quien dirigió el estudio.

"La mayoría de los medicamentos en el mercado son cristalinos - no consigue totalmente absorbida por el cuerpo y por lo tanto no estamos consiguiendo un uso más eficiente de ellos", agregó Yash Vaishnav, Gerente Senior de Desarrollo de Argonne Comercialización y Propiedad Intelectual.

Obtención de productos farmacéuticos de la solución en un estado amorfo, sin embargo, no es tarea fácil. Si la solución se evapora mientras que está en contacto con parte de un vaso, es mucho más probable que se solidifican en su forma cristalina. "Es casi como si estas sustancias quiere encontrar una manera de convertirse en cristalino", dijo Benmore.

A fin de evitar este problema, Benmore necesario encontrar una manera para evaporar una solución sin tocar nada. Debido a líquidos adaptarse a la forma de sus envases, esto era un requisito casi imposible - tan difícil, de hecho, que Benmore tuvo que recurrir a un levitador acústico, una pieza de equipo originalmente desarrollado para la NASA para simular condiciones de microgravedad.

Levitación o "procesamiento sin contenedor" puede formar muestras prístinas que se puede probar in situ con la alta energía de rayos X del haz en Advanced Photon Source Argonne. "Esto permite amorfización del fármaco a estudiar mientras está siendo procesada", dijo Rick Weber, quien trabaja en el equipo del proyecto en el sincrotrón.

El levitador acústico utiliza dos altavoces pequeños para generar ondas sonoras a frecuencias ligeramente por encima del rango audible - aproximadamente 22 kilohercios. Cuando los altavoces superior e inferior están alineadas con precisión, crean dos conjuntos de ondas de sonido que interfieren perfectamente unos con otros, la creación de un fenómeno conocido como una onda estacionaria.

En ciertos puntos a lo largo de una onda estacionaria, conocidos como nodos, no hay transferencia neta de energía en absoluto. Debido a que la presión acústica de las ondas sonoras es suficiente para cancelar el efecto de la gravedad, los objetos de luz son capaces de levitar cuando se coloca en los nodos.

Aunque sólo pequeñas cantidades de un fármaco actualmente puede ser "amorfizada" utilizando esta técnica, sigue siendo una poderosa herramienta analítica para comprender las condiciones que hacen que para la mejor preparación amorfo, Vaishnav explicó.

Los investigadores de Argonne han investigado más de una docena de distintos fármacos y desarrollo del laboratorio de Tecnología y División de Comercialización actualmente se encuentra cursando una patente para el método. Desarrollo de Tecnología y Comercialización también está interesado en asociarse con la industria farmacéutica para desarrollar más la tecnología, así como para otorgar licencias para el desarrollo comercial.

Después de la adaptación de la tecnología para la investigación de drogas, los científicos de Argonne asociado con los profesores Stephen Byrn y Lynne Taylor en el Departamento de Farmacia Industrial y Física en la Universidad de Purdue y Jeffery Yarger del Departamento de Química y Bioquímica en la Universidad Estatal de Arizona. El grupo está trabajando en la identificación de los medicamentos de la instrumentación levitación afectará con más fuerza.

Laboratorio Nacional de Argonne busca soluciones a los acuciantes problemas nacionales en ciencia y tecnología. Primer laboratorio nacional de la nación, Argonne lleva a cabo investigación de vanguardia científica básica y aplicada en prácticamente todas las disciplinas científicas. Los investigadores de Argonne trabajar en estrecha colaboración con investigadores de cientos de empresas, universidades y agencias federales, estatales y municipales para ayudarles a resolver sus problemas específicos, liderazgo científico avance de Estados Unidos y preparar a la nación para un futuro mejor. Con los empleados de más de 60 naciones, Argonne es manejado por UChicago Argonne, LLC para el Departamento de EE.UU. de la Oficina de Energía de la Ciencia.

Oficina de Ciencia del DOE es el partidario más grande de la investigación básica en las ciencias físicas en los Estados Unidos, y está trabajando para resolver algunos de los problemas más acuciantes de nuestro tiempo.

























El sonido es una onda longitudinal que varía la presión del material en el que se encuentre, en nuestro caso aire. Partiendo de ahí precisamos de un altavoz muy potente, un buen reflector sonoro (que no sea rugoso ni influya en la intensidad) y un generador de funciones de frecuencia e intensidad ajustable.
Si la distancia entre el altavoz y el reflector es un múltiplo entero de la longitud de onda, tendremos una onda estacionaria que se caracteriza porque sus nodos y antinodos no varían (los antinodos son zonas con presión máxima y los nodos zonas con presión mínima), por lo que una partícula suficientemente ligera y pequeña atrapada en un nodo se quedará inmóvil en una posición de equilibrio al estar “sujeta” por zonas con mayor presión. Para que el objeto que levitemos no interfiera la longitud de onda del sonido debe ser del mismo orden de dimensión que el objeto.






Aunque parezca que no, este método se usa mucho en la NASA y en todas las agencias espaciales en general para probar como reaccionan ciertos objetos a una pseudo-gravedad cero.

También se usa para manejar productos químicos peligrosos o muestras que se puedan contaminar por contacto, así como en fábricas de circuitos integrados para evitar el contacto con las obleas de silicio o al trabajar con metales fundidos a altas temperaturas.

Desgraciadamente este experimento no se puede emplear en animales grandes ni en humanos ya que se precisaría una frecuencia audible muy baja a una intensidad muy alta, que podría ocasionarnos graves daños, aunque sí se ha podido usar en pequeños roedores y estudiar sus huesos de una forma distinta.




Espero que les haya gustado el post, y que se siga fomentado la INTELIGENCIA COLECTIVA!
Es decir, que después no digan que Taringa! no es lo que era.. Sigamos adelante compañeros!