Los investigadores fabricaron pequeños filtros giratorios accionados magnéticamente para su uso en canales de microfluidos. Los filtros tienen solo 70 micrones de ancho y 60 micrones de alto con aberturas cuadradas que miden 6.5 micrones en cada lado. Barra de escala:10 micrones. Crédito:Dong Wu, Universidad de Ciencia y Tecnología de China
Los investigadores han fabricado un microfiltro giratorio accionado magnéticamente que se puede utilizar para filtrar partículas dentro de un dispositivo de microfluidos. Hicieron el pequeño filtro giratorio creando un material magnético que podría usarse con una técnica de impresión 3D muy precisa conocida como polimerización de dos fotones.
Dispositivos de microfluidos, también conocidos como dispositivos lab-on-a-chip, se puede utilizar para realizar múltiples funciones de laboratorio dentro de un chip que normalmente mide unos pocos centímetros cuadrados o menos. Estos dispositivos contienen intrincadas redes de canales de microfluidos y son cada vez más complejos. Pueden ser útiles para una variedad de aplicaciones, como el cribado de moléculas en busca de potencial terapéutico o la realización de análisis de sangre que detectan enfermedades.
"Al cambiar la dirección del campo magnético externo, el microfiltro que hicimos se puede manipular de forma remota a pedido para filtrar partículas de cierto tamaño o para permitir que todas pasen, "dijo Dong Wu, miembro del equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. "Esta funcionalidad podría usarse para muchos tipos de estudios químicos y biológicos realizados en dispositivos de laboratorio en un chip, y lo más importante, hace posible la reutilización de los chips ".
En la revista The Optical Society (OSA) Letras de óptica , Wu, junto con colegas de la Universidad Tecnológica de Hefei y el Centro RIKEN de Fotónica Avanzada en Japón, muestran que sus nuevos filtros de microfiltros rotativos pueden clasificar partículas en un dispositivo de microfluidos con alto rendimiento.
"Este filtro podría eventualmente usarse para clasificar células de diferentes tamaños para aplicaciones tales como aislar células tumorales circulantes para su análisis o detectar células anormalmente grandes que pueden indicar enfermedad". ", dijo Chaowei Wang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China." Con un mayor desarrollo, incluso podría ser posible usarlo en dispositivos colocados dentro del cuerpo para la detección del cáncer ".
En (a) se muestra un diagrama esquemático del microfiltro rotatorio magnético sobre una superficie plana. El microfiltro giratorio se gira magnéticamente en un entorno líquido sobre la superficie plana aplicando un campo magnético uniforme con diferentes orientaciones (b). En (c) se muestra un diagrama esquemático de la manipulación de un microfiltro rotatorio magnéticamente en el canal y se muestra en una solución de alcohol (d). Crédito:Dong Wu, Universidad de Ciencia y Tecnología de China
Un filtro más versátil
Los filtros con orificios del tamaño de un micrómetro se utilizan a menudo en chips de microfluidos como una forma pasiva de clasificar partículas o células según el tamaño de los orificios. Sin embargo, debido a que el número y la forma de los orificios en el filtro no se pueden cambiar dinámicamente, los dispositivos disponibles carecen de la flexibilidad para clasificar diferentes tipos de partículas o células a pedido. Para ampliar la utilidad de los dispositivos de microfluidos, los investigadores desarrollaron un filtro que puede cambiar libremente entre modos como el filtrado selectivo y el paso.
Crearon el nuevo filtro usando polimerización de dos fotones, que utiliza un rayo láser de femtosegundo enfocado para solidificar, o polimerizar, un material líquido sensible a la luz conocido como fotorresistente. Gracias a la absorción de dos fotones, la polimerización se puede realizar de manera muy precisa, permitiendo la fabricación de estructuras complejas a escala micrométrica.
Para hacer el microfiltro, los investigadores sintetizaron nanopartículas magnéticas y las mezclaron con el fotorresistente. La fabricación del microfiltro rotatorio requirió que optimizaran la densidad de potencia del láser, número de pulsos e intervalos de exploración utilizados para la polimerización. Después de probar sus propiedades impulsadas magnéticamente en un portaobjetos de vidrio, integraron el microfiltro en un dispositivo de microfluidos.
Múltiples modos de filtrado
Para filtrar partículas más grandes, se aplica un campo magnético perpendicular al microcanal. Una vez finalizado el proceso de filtrado, las partículas grandes se pueden liberar aplicando un campo magnético paralelo al microcanal, que rotará el microfiltro 90 °. El proceso de filtrado se puede repetir según sea necesario.
Los investigadores verificaron el rendimiento de filtrado del filtro utilizando partículas de poliestireno con diámetros de 8.0 y 2.5 micrones que se mezclaron en una solución de alcohol. "Estaba claro que las partículas más pequeñas que el tamaño de los poros pasaban fácilmente a través del microfiltro, mientras que las más grandes se filtraban, ", dijo Chenchu Zhang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China." Cuando está en modo de pase, cualquier partícula más grande capturada por el filtro se eliminó con el fluido, que evita la obstrucción del filtro y permite la reutilización del microfiltro ".
