Los ingenieros de la Universidad de Duke han desarrollado una forma de manipular, dividir y mezclar gotitas de fluidos biológicos haciéndolas surfear sobre ondas acústicas en aceite. La tecnología podría formar la base de una pequeña escala, programable, Chip biomédico regrabable que es completamente reutilizable para diferentes propósitos, desde diagnósticos in situ hasta investigaciones de laboratorio.
El estudio aparece el 26 de julio en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
El manejo automatizado de fluidos ha impulsado el desarrollo de muchos campos científicos. Los sistemas de pipeteo robóticos tienen, por ejemplo, revolucionó la preparación de bibliotecas de secuenciación, diagnóstico clínico y cribado de compuestos a gran escala. Aunque es omnipresente en la investigación biomédica moderna y las industrias farmacéuticas, estos sistemas son voluminosos, caro y no maneja bien pequeños volúmenes de líquidos.
Los sistemas Lab-on-a-chip han podido llenar este espacio hasta cierto punto, pero la mayoría se ve obstaculizada por un inconveniente importante:la absorción de la superficie. Debido a que estos dispositivos se basan en superficies sólidas, las muestras que se transportan dejan inevitablemente rastros de sí mismas que pueden provocar contaminación.
"Hay muchos fluidos cargados de proteínas y ciertos reactivos que tienden a adherirse a los chips que los manipulan, "dijo Tony Jun Huang, el Profesor William Bevan de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales en Duke. "Esto es especialmente cierto en el caso de muestras biológicas como sangre sin diluir, muestras de esputo y heces. Nuestra tecnología es adecuada para procesar estas difíciles muestras ".
La nueva plataforma lab-on-a-chip utiliza una fina capa de inerte, aceite inmiscible para evitar que las gotas dejen cualquier rastro de sí mismas. Justo debajo del aceite una serie de transductores piezoeléctricos vibran cuando la electricidad pasa a través de ellos. Al igual que la superficie de un subwoofer, estas vibraciones crean ondas sonoras en la fina capa de aceite sobre ellas.
Controlando cuidadosamente las ondas sonoras, los investigadores crean vórtices verticales que forman pequeños hoyuelos en el aceite a ambos lados del transductor activo. Estos hoyuelos pueden contener gotas con volúmenes que van desde un nanolitro hasta 100 microlitros y pasarlas a lo largo de la superficie del aceite a medida que las ondas sonoras se modulan y se activan diferentes transductores.
Las gotitas navegan efectivamente en diminutas ondas sonoras.
"Nuestro mecanismo de manipulación de líquidos sin contacto elimina de forma inherente la contaminación cruzada asociada con la adsorción de la superficie y la necesidad de modificar la superficie, ", Dijo Huang." Permite que las rutas reutilizables para las gotas se procesen dinámicamente en rutas arbitrarias sin interferencias entre sí, aumentando exponencialmente el número permitido de combinaciones de entradas de reactivo en el mismo dispositivo ".
A continuación, Huang quiere tomar esta demostración de prueba de concepto y crear una plataforma de laboratorio en un chip completamente automatizada que pueda manejar operaciones complejas con docenas de gotas simultáneamente. Tiene previsto colaborar con sus compañeros de Duke para diversas aplicaciones en biología y medicina.
