El cáncer es la segunda causa principal de muerte en los EE. UU., haciendo temprano, el diagnóstico y el tratamiento fiables son una prioridad para los investigadores. Los biomarcadores genómicos ofrecen un gran potencial para el diagnóstico y nuevas formas de tratamiento. como la inmunoterapia. Los enfoques de laboratorio en chip miniaturizados son los principales candidatos para desarrollar pruebas e instrumentos de diagnóstico viables porque son pequeños, solo necesitan volúmenes de prueba limitados, y puede ser rentable.

Un equipo de científicos e ingenieros de la Universidad de California, Santa Cruz y la Universidad Brigham Young han desarrollado un enfoque de este tipo capaz de procesar muestras biomoleculares de sangre. Su método puede analizar e identificar múltiples objetivos en una plataforma de detección molecular basada en silicio y se describe esta semana en Biomicrofluidos , de AIP Publishing.

Laboratorio en un chip describe la miniaturización de funciones de laboratorio, como análisis de sangre en un chip. En lugar de transferir muestras relativamente grandes (micro a mililitros) entre tubos de ensayo o utilizar equipos analíticos voluminosos, las muestras y los reactivos se manipulan en dispositivos a escala de chip con microcanales fluídicos. Esto requiere volúmenes de prueba mucho más pequeños, y múltiples funciones se pueden integrar en un solo dispositivo, mejorando la velocidad, confiabilidad y portabilidad de estos procesos de laboratorio.

"Nuestro enfoque utiliza chips optofluídicos en los que tanto el procesamiento de fluidos como la detección óptica se realizan en un chip, permitiendo una mayor miniaturización y mejoras de rendimiento del sistema de chips, "dijo Holger Schmidt, un profesor de ingeniería eléctrica de Narinder Kapany en la Universidad de California, Santa Cruz.

Todo el proceso de prueba fue un desafío para el equipo, dirigido por Schmidt y Aaron Hawkins, profesor de física en la Universidad Brigham Young. Cada uno de los chips tuvo que ser desarrollado y probado para múltiples funciones, desde el filtrado de células sanguíneas sin obstruir el filtro hasta el análisis confiable de datos ópticos para crear los patrones de excitación correctos en el chip de silicio. Sin embargo, el proceso funcionó según lo previsto, y el equipo se sorprendió gratamente al ver cuán poderoso era en realidad el método de excitación óptica de múltiples puntos.

El siguiente paso para darse cuenta del potencial de esta investigación es avanzar hacia muestras clínicas reales y detectar biomarcadores de ADN individuales.

"Hemos mostrado el análisis de un solo ácido nucleico en el contexto de la detección del ébola en el chip y nos gustaría transferirlo a esta aplicación, "dijo Schmidt.

Otros objetivos del equipo incluyen aumentar la velocidad del proceso de análisis, e integrando más elementos ópticos en el chip. También quieren expandir sus capacidades para analizar biomarcadores de proteínas además de ácidos nucleicos y partículas de virus completos ya demostradas.

Se espera que esta investigación tenga una amplia gama de aplicaciones porque el principio subyacente de este tipo de análisis y manipulación ópticos en el chip es muy general.

"En el corto plazo, esperamos construir nuevos instrumentos de diagnóstico para el diagnóstico molecular con aplicaciones en oncología y detección de enfermedades infecciosas, tanto virus como bacterias (resistentes a los medicamentos), ", Dijo Schmidt." Además, Estos chips podrían ser muy útiles para la investigación fundamental en biología molecular y otras ciencias de la vida, ya que pueden proporcionar análisis de nanopartículas y micropartículas individuales sin la necesidad de equipos costosos. Y requieren una cantidad relativamente baja de habilidades experimentales ".