El campo de la medicina siempre está buscando mejores herramientas de diagnóstico de enfermedades, más simples, más rápido, y tecnologías más baratas para mejorar el tratamiento y los resultados de los pacientes. En la actualidad, Los dispositivos de bioensayo de microfluidos son las herramientas de diagnóstico preferidas que permiten a los médicos medir la concentración de biomarcadores de enfermedades dentro de la muestra biológica de un paciente. como sangre. Pueden indicar la probabilidad de una enfermedad basándose en una comparación de la concentración de biomarcadores en la muestra en relación con el nivel normal. Para detectar esta concentración, la muestra del paciente se pasa a través de una superficie que contiene biorreceptores inmovilizados, o moléculas "capturadoras de biomarcadores" que se han adherido a esta superficie. Luego, un investigador puede registrar la abundancia de biomarcadores, determinar si el nivel es normal, y llegar a un diagnóstico. Dado que la eficiencia de estos dispositivos depende de cuán intactos y funcionales estén los biorreceptores conectados, inmovilizar estos biorreceptores sin causar daños ha resultado abrumador.

Durante las últimas dos décadas, impresión por microcontacto, que utiliza un sello de goma para inmovilizar los biorreceptores, se ha establecido como un método robusto para crear una variedad de ensayos con múltiples aplicaciones. Sin embargo, este método también tiene sus defectos, particularmente cuando se utiliza a nanoescala, la escala donde reinan las proteínas y el ADN. A esta escala, las técnicas duras y elaboradas que se utilizan actualmente comprometen la resolución del dispositivo, ya sea deformando el sello o dañando los biorreceptores, produciendo así datos algo inmanejables para su uso en diagnósticos u otras aplicaciones. Sin embargo, en un artículo reciente publicado en la revista Analista , Los investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) describen una nueva secuencia de pasos de impresión que han rectificado estos problemas.

Para impresión por microcontacto, "necesitas un sello, una tinta y una superficie, y luego crea su patrón en su superficie. Es tan simple como eso, "explica Shivani Sathish, Estudiante de doctorado OIST en la Unidad de Micro / Bio / Nanofluídica, y primer autor del artículo.

El sello está hecho de polidimetilsiloxano, que es un sólido flexible similar al caucho que se usa en los sellos cotidianos. La tinta es una solución compuesta de moléculas que contienen óxido y silicio llamadas APTES, y la superficie es de vidrio. Después de cubrir el sello con la tinta, el sello se presiona sobre el vidrio, y luego se retira después de una breve incubación. El resultado es una capa estampada de APTES en el vidrio, un tablero de ajedrez de regiones con o sin APTES. Próximo, un dispositivo de microfluidos, que contiene uno o más microcanales configurados para guiar el fluido a través de vías específicas, está sellado sobre el vidrio estampado. Finalmente, los biorreceptores están unidos químicamente a las regiones APTES dentro de los canales de microfluidos. El dispositivo en su conjunto tiene aproximadamente el tamaño de un sello postal.

El sistema ahora está listo para usarse como ensayo de diagnóstico. Para realizar el ensayo, se administra una muestra de fluido de un paciente a través del dispositivo de microfluidos unido al vidrio. Si el biomarcador de enfermedad pertinente está presente, la molécula se "pegará" a las áreas que contienen los biorreceptores.

Lo importante de la solución APTES es su conveniente química. "Dependiendo de su biorreceptor de interés, solo tienes que elegir la química adecuada para unir la molécula con el APTES, "La Sra. Sathish explica. O en otras palabras, se puede usar un sello para preparar un ensayo con la capacidad de inmovilizar una variedad de biorreceptores diferentes; un sello permite múltiples pruebas y diagnósticos en una sola superficie. Esta característica sería ventajosa para diagnosticar enfermedades complejas como el cáncer, que se basa en pruebas que pueden detectar múltiples marcadores para mejorar el diagnóstico.

En su investigación, La Sra. Sathish y sus colegas desarrollaron una técnica mejorada para crear el dispositivo de diagnóstico de enfermedades más óptimo para su uso a nanoescala. Aquí, Primero diseñaron características a nanoescala de APTES usando una tinta hecha de APTES en agua, a diferencia de los productos químicos agresivos, lo que eliminó el problema de la hinchazón del sello. Luego, inmovilizaron los biorreceptores en la superficie como último paso del proceso, después de modelar el APTES y colocar el dispositivo de microfluidos. Al conectar los biorreceptores como paso final, los investigadores evitaron exponerlos a condiciones extremas y dañinas. Luego demostraron la eficacia del dispositivo final mediante la ejecución de un ensayo para capturar los biomarcadores interleucina 6 y proteína c reactiva humana. dos sustancias que a menudo se elevan en el cuerpo durante la inflamación.

"El objetivo final es crear un dispositivo en el punto de atención, "explica la profesora de OIST Amy Shen, quien dirigió la investigación.

"Si obtiene sus biorreceptores preinmovilizados dentro de dispositivos de microfluidos, puede usarlos como herramientas de diagnóstico cuando sea necesario, "La Sra. Sathish continúa." [Eventualmente] en lugar de tener todo un equipo clínico que procesa su muestra ... esperamos que los pacientes puedan hacerlo ellos mismos en casa ".