Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han diseñado un nuevo sistema de análisis micro total que cuantifica una sustancia química objetivo en un chip de microfluidos sin bombas, tubos ni detectores costosos. El compuesto reacciona con otras sustancias químicas para producir un gas, empujando la tinta en una cámara conectada a lo largo de un canal. Los detectores de luz incorporados ayudan a medir la velocidad del flujo, lo que permite medir el producto químico original. La portabilidad del nuevo dispositivo permite realizar análisis clínicos cuantitativos junto a la cama.
La microfluídica es una tecnología revolucionaria que ofrece química de precisión con muchos menos productos químicos. Al grabar canales y cámaras delgados en un chip compacto que cabe en la palma de la mano, la química se puede realizar con cantidades de microlitros de líquido en una variedad enormemente paralelizada de condiciones de reacción, ahorrando tiempo, costos y respetando el medio ambiente.
Más recientemente, también se ha incorporado a estos dispositivos en miniatura la detección cuantitativa de sustancias químicas. Estos sistemas de análisis micro total (micro-TAS) prometen un análisis químico completo que aprovecha todos los beneficios de los microfluidos.
Sin embargo, para impulsar el flujo alrededor de canales y cámaras, los microfluidos requieren bombas, tubos para acoplar el flujo en los canales, así como costosas fuentes de luz y detectores para medir directamente las señales ópticas que nos dicen cuántas sustancias químicas diferentes hay en nuestros canales. Esto hace que un método basado en la miniaturización y la portabilidad sea mucho menos manejable que el propuesto originalmente.
Pero ahora, un equipo dirigido por el profesor asociado Hizuru Nakajima de la Universidad Metropolitana de Tokio ha ideado un método de cuantificación completamente nuevo que puede eliminar por completo el hardware adicional. El estudio se publica en la revista Microchimica Acta .
Se les ocurrió un sistema en el que algún compuesto de interés (analito) produce un gas; cuanto más analito hay, más rápido se produce el gas. Esta sobrepresión ayuda a impulsar la tinta a lo largo de un canal conectado.
A medida que la tinta fluye, bloquea la luz de la habitación que llega a dos fotodetectores orgánicos (OPD) impresos a lo largo del canal, lo que ayuda a medir la velocidad del flujo. Puesto que la luz sólo necesita ser bloqueada por una tinta oscura, la detección requerida es económica y sencilla. Dado que el flujo es impulsado por la producción de gas, no hay bombas ni tubos.
Demostraron su sistema midiendo la cantidad de proteína C reactiva (PCR), una proteína asociada con una respuesta del sistema inmunológico.
En primer lugar, se añade una solución que contiene PCR a una cámara pequeña; cuanto más CRP haya, más se adherirá a las paredes especialmente tratadas de la cámara. Luego se añaden nanopartículas recubiertas con anticuerpos CRP y catalasa; cuanto más PCR hay, más nanopartículas y catalasa quedan en las paredes. Cuando se agrega peróxido de hidrógeno, la catalasa ayuda a producir oxígeno, completando el circuito entre el analito (en este caso, CRP) y el flujo de tinta.
El equipo demostró que la concentración de PCR en suero humano se podía detectar con precisión, incluso en presencia de proteínas comunes como la inmunoglobulina G (IgG) y la albúmina sérica humana.
También hubo un buen acuerdo con los métodos comúnmente disponibles y que requieren mucho más hardware. Dado que el nuevo chip del equipo es fácilmente portátil, creen que verá una mayor aplicación de micro-TAS en el diagnóstico clínico junto a la cama o en el análisis ambiental en el campo.
Más información: Kuizhi Qu et al, Desarrollo de un método de cuantificación de proteína C reactiva basado en la medición del caudal de una solución de tinta expulsada por gas oxígeno generado por la reacción de catalasa, Microchimica Acta (2023). DOI:10.1007/s00604-023-06108-z
Proporcionado por la Universidad Metropolitana de Tokio
