La miniaturización está remodelando rápidamente el campo de la bioquímica, con tecnologías emergentes como la microfluídica y los dispositivos "lab-on-a-chip" que arrasan en el mundo. Las reacciones químicas que normalmente se llevaban a cabo en matraces y tubos ahora pueden llevarse a cabo dentro de pequeñas gotas de agua no mayores que unas pocas millonésimas de litro. Particularmente, en técnicas de sándwich de arreglo de gotas, Estas diminutas gotas se disponen ordenadamente sobre dos superficies planas paralelas opuestas entre sí. Al acercar la superficie superior a la inferior, cada gota superior hace contacto con la gota inferior opuesta, intercambiando productos químicos y transfiriendo partículas o incluso células. De una manera bastante literal, estas gotas pueden actuar como pequeñas cámaras de reacción o cultivos celulares, y también pueden cumplir la función de herramientas de manipulación de líquidos, como pipetas, pero a una escala mucho menor.

El problema con el emparedado de la matriz de gotas es que no existe un control individual de las gotas; una vez que se baja la superficie superior, cada gota de la superficie inferior entra necesariamente en contacto con una de la superficie superior. En otras palabras, esta tecnología se limita a operaciones por lotes, lo que limita su versatilidad y lo hace más costoso. ¿Podría haber una forma sencilla de seleccionar qué gotas deberían hacer contacto cuando las superficies se acercan?

Gracias al profesor Satoshi Konishi y sus colegas de la Universidad Ritsumeikan, Japón, La respuesta es un sí rotundo. En un estudio reciente publicado en Informes científicos , este equipo de científicos presentó una técnica novedosa que permite seleccionar individualmente las gotas para que entren en contacto en un sándwich de matriz de gotas. La idea detrás de su enfoque es bastante sencilla:si pudiéramos controlar la altura de las gotas individuales en la superficie inferior para hacer que algunas sean más altas que otras, podríamos acercar ambas superficies de modo que solo esas gotitas entren en contacto con sus contrapartes mientras se ahorra el resto. Cómo se logró esto realmente, sin embargo, fue un poco más complicado.

Los investigadores habían intentado previamente usar electricidad para controlar la "humectabilidad" del material dieléctrico en el área debajo de cada gota. Este enfoque, conocido como "electrohumectación en dieléctrico (EWOD), "permite alterar ligeramente el equilibrio de fuerzas que mantiene unida una gota de agua cuando descansa sobre una superficie. Al aplicar un voltaje eléctrico debajo de la gota, es posible hacer que se extienda ligeramente, aumentando su área y reduciendo su altura. Sin embargo, el equipo descubrió que este proceso no era fácilmente reversible, ya que las gotas no recuperarían espontáneamente su altura original una vez que se apagó el voltaje.

Para abordar este problema, desarrollaron un electrodo EWOD con un patrón hidrofílico-hidrofóbico. Cuando el electrodo está encendido, el proceso descrito anteriormente hace que la gota que está encima se extienda y se acorte. En cambio, cuando el electrodo está apagado, la parte hidrofóbica exterior del electrodo repele la gota mientras que la parte hidrofílica interior la atrae. Esto restaura la forma original, y altura, de la gota.

Los investigadores mostraron su método colocando múltiples electrodos EWOD en la superficie inferior de una plataforma de sándwich de matriz de gotas. Simplemente aplicando voltaje a los electrodos seleccionados, podían elegir fácilmente qué pares de gotas entraban en contacto cuando se bajaba la plataforma superior. En su demostración, transfirieron el tinte rojo de las gotitas superiores a solo algunas de las gotitas inferiores. "Nuestro enfoque se puede utilizar para configurar eléctricamente contactos individuales entre gotitas, permitiéndonos controlar sin esfuerzo la concentración de productos químicos en estas gotitas o incluso transferir células vivas de una a otra, "explica el Prof. Konishi.

Este estudio allana el camino para la combinación potencialmente fructífera de técnicas de manipulación de gotas y automatización. "Prevemos que la tecnología de laboratorio en chip que utiliza gotas reemplazará las operaciones manuales convencionales que utilizan herramientas como pipetas, mejorando así la eficacia de la detección de drogas. Sucesivamente, esto acelerará el proceso de descubrimiento de fármacos, "destaca el profesor Konishi. Añade que el cultivo de células en gotas colgantes, que se ha utilizado en el campo de la biología celular, También hará que la evaluación celular de fármacos y productos químicos sea más barata y rápida. que representa una valiosa herramienta para la bioquímica y la biología celular.

Esperemos que los frutos de esta tecnología "caigan" a la vuelta de la esquina.