Como ocurre con toda la microtecnología, las especificaciones de los sistemas de inyección de tinta han evolucionado considerablemente con el tiempo. Así, por ejemplo, un cabezal de impresión de inyección de tinta típico a mediados de la década de 1980 tenía doce boquillas funcionando en paralelo, cada una de las cuales emitía hasta mil 350 gotas por segundo para imprimir 150 caracteres por segundo, pero actualmente puede contener hasta 21 mil boquillas, cada una de las cuales imprime entre 20 mil y 150 mil puntos por segundo.
Cada gota de tinta puede tener solo 1.5 picolitros (un picolitro es una billonésima parte de un litro) y medir aproximadamente 14 micrómetros de diámetro.
Superando la visión de sus inventores, la tecnología de inyección de tinta utilizada en estas impresoras ha encontrado una serie de aplicaciones más allá de poner puntos en papel. Estas incluyen la creación de microarrays de ácido desoxirribonucleico (ADN) para genómica; la creación de trazas eléctricas para placas de circuito impreso, es decir, vías conductoras en una placa de circuito impreso que conecta componentes electrónicos; y la construcción de estructuras impresas en 3D.
Para los expertos, los usos futuros de la tecnología de inyección de tinta podrían incluir medicina personalizada y desarrollo de baterías avanzadas.
Genómica
Si bien el negocio de fabricar impresoras de inyección de tinta maduró y creció, algunas empresas comenzaron a explorar qué otros tipos de “tinta” podrían entregarse con una impresora de inyección de tinta.
Una de ellas fue Agilent Technologies, centrada en tecnologías de análisis químicos y ciencias de la vida, que desarrolló una forma de imprimir hebras de ADN a partir de cuatro bases de ácido nucleico: citosina (C), guanina (G), adenina (A) y timina (T).
Específicamente, la compañía adaptó las químicas de ADN existentes más técnicas de impresión de inyección de tinta para construir micromatrices de ADN en portaobjetos de vidrio para trabajos de genómica, como medir qué genes se expresan en un organismo en diversas condiciones.
El descubrimiento en la última década de la tecnología del microarray ha supuesto una revolución en los ensayos llevados a cabo en ARN (ácido ribonucleico) y ADN. En contraposición con los estudios biológicos tradicionales, los microarrays permiten medir los niveles de expresión de miles de transcritos de ARN mensajero (ARNm) para conocer el patrón global de expresión génica en una determinada célula, tejido u órgano.
Desde su aparición a finales del siglo XX los análisis de microarrays de ARN han constituido una herramienta esencial tanto en estudios biológicos como biomédicos por su gran aplicación en diversos campos, siendo imprescindibles en estudios de enfermedades.
Impresión 3D
Además de imprimir páginas bidimensionales y construir hebras moleculares unidimensionales, la tecnología de inyección de tinta se ha utilizado durante muchos años para producir objetos tridimensionales.
Entre esas tecnologías destaca la impresión 3D de lecho de polvo, en la que los objetos se construyen fusionando o uniendo capas de polvo en el patrón deseado. Con esta técnica el cabezal de impresión de inyección de tinta aplica gotas de un agente aglutinante líquido a cada capa de polvo en las regiones que formarán los elementos 3D terminados.
Sobresale también la técnica de impresión 3D por inyección de material, el cual suele ser similar al proceso estándar de inyección de tinta en 2D. En esta la utilización de fotopolímeros, metales o cera que se solidifican cuando se exponen a la luz o al calor (de forma similar a la estereolitografía) garantiza que los objetos físicos se construyan capa a capa.
El proceso de fabricación por inyección de material permite imprimir en 3D diferentes materiales en una misma pieza.
Futuro
Una de las ventajas de la impresión por inyección de tinta es la capacidad de modelar varias tintas en grandes áreas en tiradas de producción cortas y rápidas a un costo razonable. Sin embargo, no puede competir con los enfoques estándar de producción de gran volumen, porque normalmente serán más baratos. Así, un apasionado de los automóviles, por ejemplo, puede adoptar la impresión de inyección de tinta 3D para fabricar piezas a medida para reparaciones u otros retoques, pero un fabricante de piezas de automóviles de gran volumen no introducirá este tipo de impresoras en sus líneas de fábrica.
No obstante, existen segmentos de oportunidad. Un ejemplo es el uso de la impresión de inyección de tinta 3D para la medicina personalizada. La idea es producir comprimidos de un medicamento personalizado para un paciente específico. Estas píldoras personalizadas pueden incluir un simple ajuste de la dosis para un individuo, así como ajustes en la velocidad de liberación del fármaco (de muy rápida a lenta y sostenida) mediante modificaciones en los agentes aglutinantes y la estructura de la tableta. En lugar de tomar varios medicamentos en un horario complicado cada día, un paciente podría tomar una única polipíldora diaria: una tableta impresa en 3D que contiene varios medicamentos, cada uno con una velocidad de liberación diferente.
Además de estos ejemplos, los sistemas de inyección de tinta han demostrado su utilidad en una amplia variedad de aplicaciones: se pueden imprimir células vivas, por ejemplo, para formar estructuras de tejido para experimentos in vitro. Se han impreso MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) como motores microscópicos, utilizando tintas que contienen nanopartículas de oro y plata como conductores y tintas a base de resina para que actúen como aislantes. Se han impreso sensores flexibles para el seguimiento de la atención sanitaria utilizando un polímero conductor de electricidad que responde a las diferencias de temperatura.
Como afirman los expertos, si hay una manera de empaquetar algo en gotas microscópicas con las propiedades fluidas apropiadas, es probable que alguien esté buscando adaptar la tecnología de inyección de tinta para trabajar con ello.
Aplicaciones de los microarrays
Por el momento hay tres grandes áreas consolidadas:
Análisis del nivel de expresión génica En estos experimentos se obtienen datos sobre el nivel de expresión de miles de genes. A partir de estos datos, empleando un diseño experimental correcto y técnicas estadísticas adecuadas, se pueden realizar estudios de diagnóstico y caracterización de tumores u otros tejidos, identificación de los genes que modifican su expresión tras la administración de fármacos o identificación de genes con valor pronóstico.
Genotipificación Una muestra de ADN obtenida de un tejido o fluido, adecuadamente amplificada, puede estudiarse para detectar mutaciones en genes de interés o variantes génicas. Esta metodología tiene usos potenciales para la detección de riesgo o susceptibilidad para presentar enfermedades. Variantes de estos microarrays permiten secuenciar genes con mutaciones conocidas.
Detección del número de copias del ADN Similar a la técnica de hibridación genómica comparada (CGH), se han diseñado microarrays para detectar ganancias o pérdidas alélicas en miles de secuencias, lo que permite obtener mapas cromosómicos mucho más detallados que la CGH tradicional. Estas técnicas tienen interés potencial en el estudio del pronóstico de tumores, ya que éste se halla asociado al nivel de daño genómico.
Fuente: Elsevier