Una simple innovación del tamaño de un grano de arena significa que ahora podemos analizar células y partículas diminutas como si estuvieran dentro del cuerpo humano.

El nuevo microdispositivo para el análisis de fluidos permitirá experimentos más personalizados en el desarrollo de fármacos y la investigación de enfermedades a través de nuevos sistemas de "órgano en chip".

También podría transformar las pruebas de contaminación del agua y el diagnóstico médico en zonas de desastres naturales. donde su bajo costo, El uso simple y la portabilidad lo convierten en una herramienta práctica que casi cualquier persona puede usar.

Cómo funciona

Los dispositivos de microfluidos o 'lab-on-a-chip' se utilizan comúnmente para analizar muestras de sangre y otros fluidos. que se bombean a través de canales estrechos en un chip transparente del tamaño de un sello postal.

Este nuevo chip lleva esa tecnología un paso más allá al agregar una cavidad tridimensional a lo largo del canal (piense en un túnel estrecho que de repente se abre en una bóveda abovedada) que crea un mini-vórtice donde las partículas giran. haciéndolos más fáciles de observar.

Para hacer esta cavidad, Los investigadores insertaron una gota de metal líquido en el molde de silicona al hacer el chip.

La alta tensión superficial del metal líquido significa que mantiene su forma durante el proceso de moldeo.

Finalmente se retira el metal líquido, dejando solo el canal y una cavidad esférica lista para usar como mini-centrífuga, explicó el ingeniero de RMIT y co-líder del estudio, el Dr. Khashayar Khoshmanesh.

"Cuando la muestra de fluido entra en la cavidad de forma esférica, gira dentro de la cavidad, " él dijo.

"Este giro crea un vórtice natural, que, al igual que una centrífuga en un laboratorio de análisis, hila las células u otras muestras biológicas, permitiendo su estudio sin necesidad de capturarlos o etiquetarlos ".

El dispositivo solo requiere pequeñas muestras, tan solo 1 ml de agua o sangre, y se puede utilizar para estudiar pequeñas células bacterianas que miden solo 1 micrón, todo el camino hasta células humanas de hasta 15 micrones.

Una plataforma para el estudio de las enfermedades cardiovasculares

Colíder del estudio y biólogo de RMIT, Dra. Sara Baratchi, dijo que las cavidades esféricas blandas del dispositivo podrían usarse para imitar órganos humanos en 3-D y observar cómo se comportan las células en diversas condiciones de flujo o interacciones medicamentosas.

"La capacidad de adaptar el tamaño de la cavidad también permite simular diferentes situaciones de flujo; de esta manera podemos imitar la respuesta de las células sanguíneas en situaciones de flujo perturbado. por ejemplo, en los puntos de ramificación y las curvaturas de las arterias coronarias y carótidas, que son más propensos a estrecharse, " ella dijo.

Esta capacidad será de interés para la floreciente industria biomédica de Australia, con aparatos médicos que se encuentran entre nuestras 10 principales exportaciones en 2018 y un valor de $ 3.2 mil millones.

Baratchi dijo que el descubrimiento solo fue posible a través de la colaboración, con tecnólogos de la Facultad de Ingeniería y mecanobiólogos de la Facultad de Ciencias de la Salud y Biomédicas uniendo fuerzas en el grupo de investigación de Mecanobiología y Microfluídica de RMIT.

"Los biólogos como yo hemos estado luchando por estudiar el impacto de las fuerzas asociadas al flujo en las células sanguíneas circulatorias. Ahora, este dispositivo miniaturizado desarrollado con nuestros colegas de ingeniería hace exactamente eso, "Dijo Baratchi.

"Es una solución ingeniosa que realmente destaca el valor de la investigación interdisciplinaria".

Pero algunas de las aplicaciones más interesantes también podrían estar fuera del laboratorio.

Una prueba de agua barata y portátil que cualquiera puede usar

Otra aplicación prometedora es la identificación de parásitos y otras infecciones en vías fluviales, especialmente en los países en desarrollo.

"La detección de impurezas en el agua puede ser una tarea difícil porque no siempre sabes exactamente lo que estás buscando. ", Dijo Khoshmanesh.

"Pero con este dispositivo las impurezas serán capturadas y orbitadas por el vórtice sin ninguna preparación especial de la muestra, ahorrando tiempo y dinero ".

Ya sea que se utilice para analizar muestras de agua o sangre, el bajo costo y la portabilidad del dispositivo lo hacen atractivo para una amplia gama de aplicaciones.

El mismo grupo de investigación desarrolló recientemente una bomba de presión, hecho de globos de látex, para operar el dispositivo.

A diferencia de las bombas convencionales, que puede ser tan grande como una caja de zapatos y costar miles de dólares, el suyo es de bajo costo y portátil.

"La simplicidad es un parámetro muy importante para nuestros diseños porque a menudo se traduce en un menor costo y una gran aplicabilidad fuera del laboratorio, ", Dijo Khoshmanesh.

"Nuestro nuevo dispositivo de microfluidos, combinado con nuestra bomba y un teléfono inteligente capaz de capturar imágenes de alta velocidad, hace un bajo costo, dispositivo de diagnóstico en el lugar de atención autosuficiente y completamente portátil ".

El estudio, autor principal de un estudiante de doctorado en ingeniería de RMIT, Ngan Nguyen, ahora se publica en el nivel superior Materiales funcionales avanzados diario.