Microtecnología

La microtecnología és tecnologia en característiques propenques a un micrómetro (una millonèsima part d'un metro, o 10 ⁻⁶ metros, o 1 μm). Se centra en processos físics i químics, aixina com en la producció o manipulació d'estructures en una magnitut d'un micrómetro.

La microtecnología ha revolucionat numerosos camps de la ciència i l'ingenieria, i les seues aplicacions en medicina són particularment destacables. A mida que la tecnologia alvança cap a escales cada volta més menudes, s'han desenrollat dispositius i sistemes en un tamany micrométrico que oferixen una precisió i eficiència sense precedents en el diagnòstic i tractament de malalties. Estos alvanços permeten una monitorisació contínua i en temps real de paràmetros vitals, l'administració dirigida de fàrmacs i la realisació de procediments mínimament invasivos en alta precisió. Des de sensors microelectromecánicos fins a microbots i sistemes implantables, la microtecnología està transformant la forma en que es gestionen i tracten les condicions mèdiques, obrint noves possibilitats per a la personalisació i millora de l'atenció sanitària.

Desenroll

Al voltant de 1970, els científics varen descobrir que en agrupar grans cantitats de transistors microscòpics en un sol chip, es podien construir circuits microelectrónicos que milloraven dràsticament el rendiment, la funcionalitat i la confiabilidad, tot mentres reduïen els costs i aumentaven el volum. Este desenroll va conduir a la revolució de l'informació.

Més recentment, els científics han deprés que no solament els dispositius elèctrics, sino també els dispositius mecànics, poden ser miniaturizados i fabricats en lots, prometent els mateixos beneficis per al món mecànic que la tecnologia de circuits integrats ha donat al món elèctric. Mentres que l'electrònica ara proporciona els 'cervells' per als sistemes i productes alvançats de hui en dia, els dispositius micromecánicos poden proporcionar els sensors i actuadors (ulls, oïts, mans i peus) que es conecten en el món exterior.

Hui en dia, els dispositius micromecánicos són els components clau en una àmplia gama de productes, com bosses d'aire per a automòvils, impressores de chorrada de tinta, monitors de pressió arterial i sistemes de visualisació de proyecció. Sembla clar que en un futur no molt lluntà estos dispositius seran tan generals com l'electrònica. El procés també s'ha tornat més precís, reduint les dimensions de la tecnologia al ranc submicrométrico com es va demostrar en el cas de circuits microeléctricos alvançats que varen alcançar menys de 20 nm.

S'han desenrollat i s'utilisen varis processos per a la producció de productes microtécnicos. Per al processament per separació de partícules, s'han desenrollat màquines ferramenta que es caracterisen per una exactitut submicrométrica i precisió de treball. S'apliquen els procediments de raspat, aprofundiment, fresado, trepat, esmerilado i erosionat. Les màquines de processament estan equipades en sistemes de medició especials i les ferramentes estan fetes de diamant natural, per lo que, per eixemple, les fraules més chicotetes poden tindre el diàmetro d'un cabell d'un cabell. En estos procediments i sistemes de processament, es poden produir peces de formes geomètriques complexes i inclús lliures, generalment peces òptiques, cojinetes de precisió o cossos de prova.

El procés LIGA, que és una combinació de litografia, conformat galvànic i molejat, ha demostrat ser particularment adequat per a la producció a gran escala de productes de tamany submicrométrico. Es pot utilisar per a fabricar peces de micromotores i microimpulsores, micromecanismos, dispositius microópticos, sensors òptics i més. El tamany de tals productes varia des d'uns pocs micrómetros fins a uns pocs milímetros. Els procediments de microprensado també s'utilisen per a la producció de micropiezas, especialment prensage per microinyección. Per eixemple, les parts individuals obtingudes per eixe procediment tenen una massa de sol 0,0008 grams, és dir, 1 quilogram inclou 1,25 millons de parts. En micromecánica, els ensamblages estan fets de vàries parts diferents ( heterogénees), a sovint de diferents materials (polímero, materials ceràmics, metals i aleacions, vidre), per lo que es presta gran atenció als procediments d'instalació (ensamblage) i unió: micropegado, microsoldadura i soldadura làser.

Sistemes microelectromecánicos

Una oblea de silici gravada

El terme MEMS, per a sistemes microelectromecánicos, es va falcar en la década de 1980 per a descriure sistemes mecànics nous i sofisticats en un chip, com a motors microeléctricos, ressonadors, engranages, etc. Hui, el terme MEMS en la pràctica s'usa per a referir-se a qualsevol dispositiu microscòpic en una funció mecànica, que pot fabricar-se en un procés per lots (per eixemple, una matriu d'engranages microscòpics fabricats en un microchip es consideraria un dispositiu MEMS pero un chicotet stent mecanisat en làser o component de rellonge no ho faria). En Europa, es preferix el terme MST per a la Tecnologia de Micro Sistemes, i en Japó els MEMS simplement es denominen "micromáquinas". Les distincions en estos térmens són relativament menors i a sovint s'usen indistintament.

Encara que els processos MEMS generalment es classifiquen en vàries categories, com el mecanisat de superfícies, el mecanisat en gran cantitat, LIGA i EFAB, existixen mils de processos MEMS diferents. Alguns produïxen geometria prou simples, mentres que uns atres oferixen geometria 3-D més complexes i més versatilitat. Una empresa que fabrica accelerómetros para bosses d'aire necessitaria un disseny i un procés completament diferents per a produir un accelerómetro per a navegació inercial. Canviar d'un accelerómetro a un atre dispositiu inercial, com un giroscopi, requerix un canvi encara major en el disseny i el procés, i molt provablement en una instalació de fabricació i un equip d'ingenieria completament diferents.

La tecnologia MEMS ha generat un trement entusiasme, per l'àmplia gama d'aplicacions importants a on els processos MEMS poden oferir estàndarts de rendiment i confiabilidad prèviament inalcançables. En una era a on tot deu ser més menut, més ràpit i més barat, MEMS oferix una solució convincent. MEMS ya ha tingut un profunt impacte en certes aplicacions, com a sensors automotrices i impressores d'injecció de tinta. L'indústria emergent de MEMS ya és un mercat multimillonari. S'espera que creixca ràpidament i es convertixca en una de les principals indústries de el XXI. Cahners In-Stat Group ha proyectat que les vendes de MEMS alcançaran els 12 mil millons de dólars per al 2005. El grup europeu NEXUS proyecta ingressos encara majors, utilisant una definició més inclusiva de MEMS.

La microtecnología a sovint es construïx utilisant fotolitografía. Les ones de llum s'enfoquen a través d'una caraça en una superfície. Solidifican una película química. Les parts suaus i no expostes de la película s'eliminen. Després, l'àcit grava el material no protegit.

L'èxit més famós de la Microtecnología és el circuit integrat. També s'ha utilisat per a construir micromáquinas. Com una branca dels investigadors que intenten miniaturizar encara més la microtecnología, la nanotecnología va sorgir en la década de 1980, particularment despuix de l'invenció de noves tècniques de microscopía. Estos materials i estructures produïts tenen entre 1-100   nm de dimensió.

Portadors nanotecnológicos per a la quimioteràpia del càncer

La nanotecnología és un àrea prometedora que, en el XXI, ha mostrat resultats sorprenents. La tendència de l'investigació mundial es basa en l'intent d'obtindre sistemes cada volta més menuts i, per lo tant, la nanotecnología se solapa en la microtecnología. De fet, existixen en el mercat varis productes en el desenroll dels quals han intervingut tècniques nanotecnológicas. Estos portadors inclouen sistemes vesiculares i particulados com a liposoma, niosomas, transferomas, etosomas, micela, dendrímeros i nanopartículas polimèriques, proteiques i lipídicas. També s'han estudiat els conjugats polímero-fàrmac i anticòs-fàrmac.

Sobre l'administració de fàrmacs citotóxicos, existixen alguns casos d'èxit, concretament els basats en liposomas i nanopartículas d'albúmina, que varen aplegar al mercat farmacèutic. Este camp d'investigació pot conduir al desenroll de sistemes sofisticats en aplicacions multifuncionales capaces de reconéixer les cèlules canceroses i administrar fàrmacs al teixit diana, lo que es traduïx en una major eficàcia i menys efectes adversos.

Estos medicaments aprovats pel mercat representen una fita no només per a la tecnologia d'administració de fàrmacs liposomal o basada en albúmina, sino també per a la nanomedicina. Els estudis in vitro i in viu realisats en models celulars i animals han tirat resultats molt prometedors. Aixina que, en l'estat actual dels coneiximents és important pensar en térmens d'escalat, per a permetre que els medicaments disponibles siguen més eficaços i segurs per als pacients.

Us de microtecnología en medicina

La microtecnología, ha tingut un impacte significatiu en el camp de la medicina. Estos alvanços permeten la creació de ferramentes extremadament precises i menudes, lo que millora tant la precisió com l'eficàcia dels tractaments mèdics.

Dispositius de Diagnòstic

• Sensors Microelectromecánicos (MEMS)

Els sensors MEMS són dispositius miniaturizados que poden detectar canvis físics com a pressió, temperatura, o la presència de substàncies químiques. S'utilisen en monitors de glucosa, sensors de pressió arterial i sistemes d'anàlisis de decorreguts corporals. Permeten la monitorisació contínua i en temps real de diverses condicions de salut.

• Microcámaras

Són cambres extremadament chicotetes que s'integren en endoscopios i atres dispositius d'image mèdica. Permeten la visualisació detallada de l'interior del cos, com en la endoscopia gastrointestinal, sense la necessitat de procediments invasivos extensos.

Teràpies i Tractaments

• Microesferas i Nanopartículas

Són chicotetes partícules que poden ser carregades en medicaments i dirigides a àrees específiques del cos. Són utilisades en la lliberació controlada de fàrmacs, permetent una administració més precisa i reduint els efectes secundaris. També s'utilisen en tractaments de càncer per a entregar agents terapèutics directament a les cèlules tumorals.

• Microbots i Dispositius Implantables

Són Robots i dispositius extremadament menuts que es poden implantar en el cos o ingressar a través de procediments mínimament invasivos. Realisen tasques com la lliberació de medicaments en llocs específics, el monitoreo de signes vitals i la realisació de procediments quirúrgics menors.

Diagnòstic i Monitoreo en Temps Real

• Sistemes de Monitorisació Contínua

Són dispositius que utilisen microtecnología per a medir paràmetros fisiològics de manera contínua. Inclouen monitors de glucosa implantables, sensors de pressió intracraneal, i dispositius de monitoreo del ritme cardíac. Estos sistemes permeten la detecció primerenca de problemes de salut i l'ajust immediat del tractament.

• Chips de Diagnòstic

Són chips microelectrónicos que poden realisar múltiples proves diagnòstiques en una sola mostra de decorreguts corporals. Són utilisats en la prova ràpida de malalties i en anàlisis complexos de biomarcadores. Faciliten el diagnòstic ràpit i precís de diverses condicions mèdiques.

Microcirugía i Procediments Mínimament Invasivos

• Instruments de Microcirugía

Són ferramentes quirúrgiques dissenyades per a realisar procediments en escales micrométricas en gran precisió. Són utilisades en la cirugia ocular, neurocirugía i atres especialitats a on es requerix una alta precisió per a evitar danys a teixits delicats.

• Tècniques d'Imàgens Alvançades

Tècniques que utilisen microtecnología per a millorar la resolució i la precisió de les imàgens mèdiques. Inclouen imàgens per resonància magnètica (IRM) d'alta resolució i tècniques de imagenología òptica. Milloren la capacitat per a diagnosticar i tractar condicions en alta precisió.

Alvanços en Biomateriales

• Microestructura per a Ingenieria de Teixits

Són biomateriales en estructures a escala micrométrica que s'utilisen en l'ingenieria de teixits per a cultivar cèlules i teixits artificials. Són amprats en la creació de bastides per al creiximent celular i en la regeneració de teixits danyats, aixina com en implants biocompatibles.

• Microelectrodos

Electrodos diminuts que s'utilisen per a estimular o registrar senyals elèctriques en teixits biològics. Són utilisats en dispositius d'estimulació neuromuscular i en l'investigació neurocientífica per a entendre millor l'activitat cerebral i les malalties neuromusculars.

Artículs construïts a nivell microscòpic

Els següents elements s'han construït en una escala d'1 micrómetro utilisant fotolitografía:

• Electrònica :
  • arams
  • resistències
  • transistors
  • vàlvules termionicas
  • diodos
  • sensors
  • condensadores
• Maquinària :
  • motors elèctrics

• • engranages
  • palanques
  • cojinetes
  • frontices
• Llògica fluídica :
  • vàlvules
  • canals
  • bombes
  • turbines

Motors fabricats en microtecnología

Els motors fabricats en microtecnología, també coneguts com microactuadores, són dispositius molt menuts que s'utilisen per a convertir energia en moviment mecànic a una escala microscòpica. Els motors fabricats en microtecnología representen un alvanç significatiu en la miniaturisació i precisió dels actuadors, facilitant la creació de dispositius més eficients, compactes i precisos en diverses aplicacions industrials i de consum. Algunes de les seues principals característiques són:

Tamany reduït: Són extremadament menuts, en dimensions que poden estar en el ranc de micrómetros o milímetros. Açò permet integrar-los fàcilment en sistemes miniaturizados i dispositius electrònics.

Alta precisió: Pel seu tamany diminut, estos motors poden controlar el moviment en una precisió excepcional. Açò els fa ideals per a aplicacions a on es requerix ajusts molt fins i exactes.

Baix consum d'energia: La microtecnología permet dissenyar motors que consumixen cantitats mínimes d'energia, la qual cosa és crucial per a dispositius portàtils, sensors autònoms i atres dispositius que operen en bateries.

Rapidea en la resposta: A pesar del seu tamany, els motors microtecnológicos poden tindre una resposta ràpida i eficient, la qual cosa és essencial per a aplicacions com a sistemes d'enfocament automàtic en cambres, actuadors en microrrobótica, etc.

Diversitat de materials i métodos de fabricació: Es poden fabricar utilisant una varietat de materials, inclosos polímero, metals i ceràmiques. Ademés, els métodos de fabricació poden incloure tècniques alvançades com a litografia, deposición química vapor (CVD), electroformado, entre uns atres.

Aplicacions multifacéticas: Els motors microtecnológicos s'utilisen en una àmplia gama d'aplicacions, des de l'indústria mèdica (per a dispositius implantables i ferramentes quirúrgiques) fins a l'electrònica de consum (en teléfons mòvils i cambres digitals) i l'indústria automotriz (en sistemes de control de motor i ajust d'espills).

Vore també

• Microfabricación
• Categoria: fabricació de dispositius semiconductors
• Categoria: Nanotecnología

Enllaços externs

• Institut d'Investigació de Micromaquina i Microfabricación en l'Universitat Simon Fraser