Sentando bases
tecnológicas y biológicas desde Santa Fe y Paraná
El
Dr. Diego Martín Campana* investiga en el área de Mecánica
de Fluidos en el Grupo de Física de Fluidos y Dinámica Interfacial
que dirige el Dr. Fernando Saita, científico del INTEC
/ Conicet / UNL**
de nuestra ciudad. Los resultados de su trabajo permitirán, eventualmente,
su aplicación en la resolución de problemas tecnológicos
-por ejemplo, tintas inadecuadas en las impresoras de chorro de tinta-
y/o biológicos -por caso, el funcionamiento pulmonar- donde se
producen fenómenos de inestabilidad interfacial.
¿Qué
debemos entender por Inestabilidad Interfacial (I. I.)?
En la Mecánica de Fluidos, se denomina problemas de I. I. a aquellos
flujos donde los procesos físicos que se desarrollan en una o más
interfases del sistema vuelven inestable al mismo. Se entiende por interfases
a superficies donde el líquido está en contacto con un gas
o con otro líquido, por ejemplo, la superficie de un chorro de
agua pequeño en contacto con el aire. En la interfase entre el
agua y el aire aparece una fuerza que se llama “tensión superficial”
(TS) que desestabiliza al chorro y, por lo tanto, el mismo se “rompe”
formando pequeñas gotas de agua; estas gotas, a su vez, adoptan
una forma esférica gracias también a la TS. Por ello, controlando
o cambiando dicha tensión se puede conseguir algún efecto
deseado en el sistema, por ejemplo, hacer que el chorro se rompa en un
tiempo más largo o más corto, o lograr que las gotas formadas
tengan un tamaño más uniforme. Para controlar la TS existen
sustancias que se denominan “surfactantes” o “tensioactivos”. Por ejemplo,
los detergentes que usamos a diario son “tensioactivos”.
¿Por qué
es necesario estudiar este tema?
Debido a que los problemas de estabilidad interfacial son parte importante
del funcionamiento de nuestro mundo. Cabe aclarar que la TS, aunque siempre
está presente en las interfases, es importante sólo cuando
las dimensiones del sistema son pequeñas. En consecuencia, todo
lo que trate de procesos biológicos o industriales de reducidas
dimensiones (microcircuitos; micromecanismos, entre otros) constituyen
problemas en los que, tal vez, las fuerzas interfaciales sean de extrema
importancia, tanto en la fabricación como en el funcionamiento
de los mismos. Por ejemplo, un problema tecnológico cotidiano en
el que se aprovecha la I. I. es el caso de las impresoras de “chorro de
tinta”. En ellas, la tinta se eyecta del cartucho y al entrar en contacto
con el aire se forman gotas, que luego son orientadas y dirigidas hacia
el papel. Como se puede comprender, el control del tamaño de las
gotas es un punto crítico en este dispositivo. Dicho tamaño
depende, entre otros factores, del diámetro del orificio por donde
sale el chorro, de la cantidad de tinta que se expulsa y, claro está,
de la TS de la interfase.
¿Y
en el caso de procesos biológicos?
El problema biológico más estudiado con relación
a la I. I. es el del funcionamiento de los pulmones. En ellos, el aire
se transporta a través de las vías aéreas, que son
conductos recubiertos, en su parte interior, con una delgada película
o capa de líquido. Ésta sirve para mantener las vías
humectadas y retener partículas de polvo y otras sustancias. En
la superficie entre el líquido y el aire aparece la TS y provoca
un proceso similar al que rompe el chorro de líquido en gotas:
si se forman estas gotas, entonces el conducto puede taparse y, por lo
tanto, se interrumpe el paso de aire. Este proceso es natural y ocurre
en los pulmones todo el tiempo, pero el organismo lo controla generando
un surfactante propio que mantiene la TS en valores bajos y, por lo tanto,
las vías aéreas abiertas. El pulmón no puede funcionar
sin este surfactante porque la TS sería tan grande que los pulmones
dejarían de funcionar porque todas las vías aéreas
se cerrarían. Un ejemplo de este problema se da en los bebés
que nacen muy prematuros, a los cuales hay que suministrarles surfactante
en forma externa para que sus pulmones puedan funcionar. Como se puede
ver, es importante entender correctamente los problemas de I. I. para
desarrollar métodos a fin de controlarlos y utilizarlos de manera
conveniente.
¿Es una
investigación solamente académica?
Hasta ahora, la investigación sólo ha tenido ese propósito.
No obstante, siempre hemos orientado el análisis, intepretación
y publicación de los resultados de forma que, eventualmente, sean
aprovechados por ingenieros y tecnólogos en sus desarrollos y aplicaciones.
Y en cuanto al valor académico, se puede decir que las investigaciones
realizadas en nuestro país se encuentran, a nivel mundial, en el
grupo de las líderes, como lo demuestran algunas publicaciones
internacionales que hicimos con el Grupo hace poco tiempo. Existe otro
equipo de investigación importante en el área, residente
en Tandil (Bs. As.), con el cual estamos trabajando desde 2005, mediante
un proyecto en red financiado por la Agencia
Nacional de Promoción Científica y Tecnológica.
¿Cuál
será el beneficio para la sociedad?
Donde sean aplicables, los resultados podrían ser de utilidad a
empresas u organismos del área farmacéutica (surfactantes
de uso terapéutico), de equipamiento informático (desarrollo
de tintas con propiedades adecuadas), así como a aquéllas
dedicadas a la fabricación de cables muy finos con recubrimientos
especiales y a muchas otras del área de la industria química,
donde existan procesos de flujo con interfases (flujos multifásicos).
Usted está
relacionado con la Facultad de Ingeniería de la UNER. ¿En
qué actividades y desde cuándo?
En 1998, egresé con el título de Bioingeniero de la mencionada
Facultad. Allí desarrollo actividades docentes y de investigación
desde 1995 (como becario y auxiliar de docencia), y actualmente soy profesor
adjunto de la Cátedra Mecánica del Continuo e integrante
del Grupo de Biomecánica Computacional (GBC), bajo la dirección
del Dr. José Di Paolo. Este grupo tiene un convenio de colaboración
con el Grupo que dirige el Dr. Fernando Saita, del INTEC
/ Conicet / UNL,
y a través del cual se comparten los recursos (humanos y materiales),
el trabajo y los resultados de algunas investigaciones. Por ejemplo, el
trabajo sobre inestabilidad por tensión superficial comenzó
en la FI
/ UNER motivado por
el estudio del problema de cierre de vías aéreas pulmonares.
Además de este tema, en el GBC estamos dedicados a la solución
de otros problemas tales como el flujo sanguíneo en arterias con
patologías (estenosis y aneurismas) y modelos teóricos de
prótesis articulares (rodilla, cadera) con materiales novedosos
que incrementen la eficacia y reduzcan el desgaste de estos dispositivos.
En el GBC también hemos conducido una asesoría técnica
para una empresa nacional que está evaluando la viabilidad de construir
un dispositivo biomédico capaz de registrar las presiones intra-craneales
en pacientes con traumatismos severos.
(*) Nacido en la provincia de Mendoza, es Bioingeniero (UNER), Dr. en Ingeniería (UNL); becario posdoctoral del Conicet en Intec y docente-investigador en la carrera de Bioingeniería de la UNER. (**) Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química, de la ciudad de Santa Fe.
Entrevistó:
Lic. Enrique
A. Rabe (ACS/Conicet
Santa Fe).
