Durante más de una década, Los científicos han dado a conocer el potencial de los microfluidos para revolucionar la prueba y el análisis de sustancias que van desde el agua hasta el ADN. Miles de artículos de revistas han hecho una crónica del desarrollo de los investigadores de nuevos dispositivos de microfluidos para pruebas de diagnóstico. Miniatura, sistemas de análisis autónomos, a menudo denominados laboratorios en un chip, han simplificado varios ensayos, proporcionando resultados casi en tiempo real de análisis como la detección de glucosa o patógenos en productos sanguíneos. Cualquier campo que se base en analizar e identificar elementos químicos y biológicos, por ejemplo, medicamento, protección del medio ambiente, y agricultura:podrían beneficiarse de la rápida evaluaciones en el sitio habilitadas por un laboratorio en un chip. Todavía, estos dispositivos siguen siendo principalmente proyectos que se encuentran en universidades y laboratorios de investigación, no productos disponibles comercialmente.

Tradicionalmente, La fabricación de sistemas de microfluidos ha requerido ingenieros altamente calificados que utilizan salas limpias equipadas con sofisticados, costosas herramientas de fotolitografía. Debido a la experiencia especializada y las instalaciones involucradas en el desarrollo de dispositivos de microfluidos, el sector comercial ha considerado la microfluídica como una inversión en I + D poco práctica en dispositivos cuya producción no es escalable a la industria de fabricación. Sin embargo, Los investigadores del Laboratorio Lincoln del MIT han propuesto una alternativa que podría abrir oportunidades para la investigación en, y en última instancia la fabricación de, microfluidos.

En un artículo publicado recientemente en Tendencias en biotecnología , David Walsh, David Kong, y Peter Carr del Grupo de Tecnologías y Sistemas de Bioingeniería del Laboratorio Lincoln del MIT y Shashi Murthy de la Universidad Northeastern presentan un caso para fabricar plataformas de microfluidos en espacios de creación, que suelen ser instalaciones públicas que proporcionan herramientas, como impresoras 3D y cortadoras láser, para construir innumerables dispositivos.

"Puede unirse a un makerpace por una tarifa mensual comparable a la de un club de salud, "Walsh dice, señalando que solo en el campus del MIT hay 28 espacios de fabricación importantes en funcionamiento. "Compare esa tarifa con el costo de una membresía mensual a una sala limpia, que puede oscilar entre miles y decenas de miles de dólares ".

En su artículo, los autores explican que las impresoras 3D, cortadores láser, y cortadores de plotter (máquinas que utilizan cuchillas controladas digitalmente para cortar diseños) pueden aprovechar materiales de bajo costo como plásticos, papel, y laminados. De estos materiales, Los dispositivos de microfluidos funcionales se pueden fabricar en minutos a una fracción del costo de los fabricados litográficamente.

"Tenemos una gran oportunidad para ampliar el acceso a nuevos usuarios de la tecnología de microfluidos. Desde donde me siento en la intersección de microfluidos y biología sintética, Espero que nuestro papel sea aprovechado por biolabs comunitarios que de otra manera nunca comenzarían con la microfluídica. "Carr dice.

Los investigadores han utilizado el makerpace de Lincoln Laboratory, el Laboratorio de Innovación de la Oficina de Tecnología, o TRABAJO, para imprimir en 3D o cortar con láser varias variaciones de dispositivos de laboratorio en un chip. Sus dispositivos están orientados a aplicaciones biomédicas, pero Walsh dice que los dispositivos se pueden personalizar para muchos tipos de ensayos. Apuntando a un dispositivo que se asemeja a un disco de CD impreso con un patrón de líneas finas (es decir, canales para los fluidos), Walsh explica que un fluido, digamos una muestra biológica, se inyecta a través de un puerto en el disco. Luego, el disco se hace girar en una rueda giratoria económica como la "caja" impresa en 3D de 6 pulgadas de alto en su escritorio, y la fuerza centrífuga "empuja" la proteína a través del conjunto de canales del dispositivo que contienen reactivos. La reacción resultante, tal vez un cambio de color o una fluorescencia, indica la presencia y concentración del biomarcador objetivo que el experimentador está probando.

"Este proceso lleva unos segundos, "dice Walsh, destacando una de las ventajas que los microfluidos pueden aportar a los diagnósticos en el punto de atención. La velocidad de la prueba junto con el pequeño tamaño del dispositivo, ha despertado el interés de la comunidad médica en el uso de dispositivos de laboratorio en un chip para el control de la salud personalizado, como comprobar el colesterol de uno, o para el diagnóstico en hospitales de campaña o clínicas en regiones desfavorecidas que no tienen fácil acceso a las instalaciones de laboratorio. Sin embargo, Los altos costos asociados con la investigación y el desarrollo de dispositivos de microfluidos han impedido la adopción de microfluidos para una amplia gama de ensayos biomédicos.

Las opciones de fabricación de Makerspace ofrecen los beneficios no solo de bajo costo sino también de ciclos rápidos de desarrollo y prueba. En su artículo, los autores ilustran un enfoque de prototipado rápido para crear dispositivos microfluídicos:diseñar piezas con software asistido por computadora, cortar las piezas con un cortador láser o plotter, y ensamble la unidad laminando las partes. Los sistemas de impresión tridimensional permiten otro método de respuesta rápida para fabricar sistemas de microfluidos, y las nuevas técnicas de impresión 3-D están haciendo más posible la fabricación de microfluídicos con alta claridad óptica y fugas mínimas.

Otra ventaja de trabajar en espacios de creación es que la comunidad de espacios de creación cuenta con miembros con experiencia variada. Fabricar prototipos en un espacio de este tipo anula el costo para los desarrolladores de contratar personal capacitado en las especialidades requeridas para la producción de nuevos dispositivos. por ejemplo, Diseñadores o técnicos CAD familiarizados con las herramientas de impresión y corte. "No se necesitan expertos en microfluidos para fabricar el dispositivo; solo se necesita a alguien que pueda utilizar las herramientas de MakerSpace, "dice Walsh.

Los autores también visualizan oportunidades para que los espacios de creación mejoren la educación en microfluídica para estudiantes de todos los niveles. "Estamos entusiasmados con el aspecto educativo, ", Dice Walsh." Durante las visitas de los estudiantes al Laboratorio Lincoln, Hemos tenido niños que prueban suerte con la impresión 3D en TOIL. Los estudiantes que reciben alguna formación en microfluídica en los espacios de creación podrían desarrollar un interés en realizar investigaciones en el campo más adelante en sus carreras académicas ".

David Scott, quien maneja el TOIL, está de acuerdo:"Habiendo organizado una gran cantidad de programas de divulgación en el TOIL, He tenido el placer de formar alumnos en el diseño, Produce, y ensamblar una amplia variedad de proyectos con herramientas y equipos convencionales de MakerSpace. Al crear un entorno de formación en microfluidos en un espacio de creación, los estudiantes tendrían el control total de sus proyectos mientras desarrollan un interés en la microfluídica a través del diseño, experimentación, y pruebas ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.