Una investigación de la Hispalense, referente para físicos de todo el mundo

A finales de los 90, los profesores Nicolas Green y Hywel Morgan de la Universidad de Glasgow detectaron mientras estudiaban la manipulación de células y virus en campos eléctricos unos movimientos en el agua que no lograban entender. Los escoceses contactaron entonces con el profesor de la Universidad de Sevilla Antonio Castellanos, un experto en electrohidrodinámica (el movimiento de líquidos en campos eléctricos) que, junto con los profesores Antonio Ramos y Antonio González, inició una investigación conjunta que duró varios años y dio como resultado uno de los 12 trabajos más influyentes de los últimos 50 años publicados en la revista internacional Journal of Physics D: Applied Physics, del Instituto de Física Británico (IOP), donde se publicó en 2003.

Según el catedrático Antonio Ramos, el trabajo se centra en el movimiento de partículas en suspensiones acuosas sometidas a campos eléctricos alternos. Los campos alternos inducen movimiento en partículas polarizables, un fenómeno llamado dielectroforesis que se usa para analizar y procesar partículas desde hace 50 años. El objetivo del artículo fue resumir el conjunto de ecuaciones que describen el movimiento de las partículas en suspensión cuando están sometidas a campos eléctricos alternos en microsistemas. De este modo, se proporcionaban los órdenes de magnitud de las diferentes fuerzas puestas en juego: tanto electrocinéticas sobre las partículas como electrohidrodinámicas sobre el líquido.

"El artículo tuvo tanta repercusión porque describimos todas las ecuaciones y explicábamos todos los principios básicos", explica Ramos, profesor de la Facultad de Física de la Hispalense. "Se trata de una investigación bastante fundamental, es ciencia base, y permite a otros investigadores avanzar en sus estudios sobre la manipulación de partículas y células. Por ejemplo, hay centros de cáncer en Estados Unidos que financian este tipo de investigación para conseguir seleccionar y detectar las células cancerígenas", aclara Ramos.

En los últimos 25 años, el campo de la electrocinética ha crecido exponencialmente y han aparecido muchas innovaciones importantes, según detallan desde la Facultad de Física. Una de las áreas de más interés tecnológico es el Lab-on-a-Chip, tecnologías que ofrecen nuevas maneras de análisis y procesado de células y partículas en microsistemas.

"Se espera que el campo de la electrocinética en corriente alterna tenga un gran impacto por sus múltiples aplicaciones en diferentes campos como la biotecnología, la química y la ciencia de materiales", destaca Alberto Pérez Izquierdo, director del grupo de investigación de Electrohidrodinámica del departamento de Electrónica y Electromagnetismo de la Facultad de Física .

El catedrático Antonio Castellanos Mata, primer autor del artículo, falleció en 2016, antes de este reconocimiento. Este profesor fundó y dirigió hasta su fallecimiento el grupo de Electrohidrodinámica y Medio Granulares Cohesivos de la Universidad de Sevilla. "Era el mayor experto mundial de electrohidrodinámica", destaca su compañero Antonio Ramos. "Fue el director de tesis de la mayoría de los profesores de este grupo de investigación. Algunos de ellos son hoy catedráticos pero nunca pensaron crear su propio grupo de investigación. Antonio Castellanos nos mantenía unidos, siempre nos promocionó, era nuestro mentor, un líder", recuerda el actual director del grupo, Alberto Pérez.

En la actualidad, este grupo de investigación trabaja en un proyecto del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad titulado Influencia de las fuerzas mecánicas, eléctricas y/o magnéticas sobre el comportamiento de líquidos, gases y medios granulares cohesivos. Este proyecto abarca diferentes líneas de investigación entre las que se encuentra la electrocinética y electrohidrodinámica en microsistemas. Entre otros aspectos, estudian la generación controlada de gotas de tamaño micrométrico usando campos eléctricos, así como el estudio y control, también por campos eléctricos, de la orientación y rotación de varillas metálicas de anchura nanométrica.

Desde el departamento de Electrónica y Electromagnetismo de la Facultad de Física se quejan de la falta de proyectos y ayudas para la investigación. "Los proyectos de la Unión Europea son bastantes inaccesibles. El Ministerio financia dos de nuestros trabajos actualmente, pero los proyectos y las becas de la Junta de Andalucía llevan entre cuatro y cinco años paralizados", se lamenta Pérez.

"En mi opinión, lo peor son los recortes de becas para jóvenes investigadores", continúa Antonio Ramos, catedrático de Electromagnetismo desde 2012. "Ellos son la base de todo el sistema, el agua que mueve todo esto. Los profesores cada vez tenemos más carga de docencia y tareas administrativas. Nuestra capacidad para dedicarnos a la investigación es reducida", señala.

Este grupo de investigación colabora en diversas investigaciones con universidades de Francia, Rusia, Italia, Reino Unido, Argelia y Holanda, entre otros países.

Antonio Ramos, además, participó recientemente en el campus Sde Boker, que está en medio del desierto del Néguev, en el sur de Israel, en un congreso sobre tecnología microfluídica. En Israel, los estudios en torno al agua son de gran importancia y la microfluídica investiga cómo obtener agua potable del agua salada, o la reutilización de aguas residuales.