Uma inovação simples do tamanho de um grão de areia significa que agora podemos analisar células e partículas minúsculas como se estivessem dentro do corpo humano.

O novo microdispositivo para análise de fluidos permitirá experimentos mais personalizados no desenvolvimento de drogas e pesquisa de doenças por meio de novos sistemas 'órgão em chip'.

Também pode transformar os testes de contaminação da água e diagnósticos médicos em zonas de desastres naturais, onde é baixo custo, o uso simples e a portabilidade tornam-no uma ferramenta prática que quase qualquer pessoa pode usar.

Como funciona

Dispositivos microfluídicos ou 'lab-on-a-chip' são comumente usados ​​para analisar sangue e outras amostras de fluidos, que são bombeados por canais estreitos em um chip transparente do tamanho de um selo postal.

Este novo chip leva essa tecnologia um passo adiante, adicionando uma cavidade tridimensional ao longo do canal - pense em um túnel estreito que de repente se abre em uma abóbada - que cria um minivórtex onde as partículas giram, tornando-os mais fáceis de observar.

Para fazer esta cavidade, os pesquisadores inseriram uma gota de metal líquido no molde de silício ao fazer o chip.

A alta tensão superficial do metal líquido significa que ele mantém sua forma durante o processo de moldagem.

Finalmente, o metal líquido é removido, deixando apenas o canal e uma cavidade esférica pronta para uso como uma mini-centrífuga, explicou o engenheiro do RMIT e co-líder do estudo, Dr. Khashayar Khoshmanesh.

"Quando a amostra de fluido entra na cavidade de formato esférico, ele gira dentro da cavidade, " ele disse.

"Este giro cria um vórtice natural, que, assim como uma máquina centrífuga em um laboratório de análise, gira as células ou outras amostras biológicas, permitindo que sejam estudados sem a necessidade de capturá-los ou rotulá-los. "

O dispositivo requer apenas pequenas amostras, tão pouco quanto 1 ml de água ou sangue, e pode ser usado para estudar células bacterianas minúsculas medindo apenas 1 mícron, todo o caminho até células humanas de 15 mícrons.

Uma plataforma para estudar doenças cardiovasculares

Co-líder do estudo e biólogo RMIT, Dra. Sara Baratchi, disse que as cavidades esféricas macias do dispositivo podem ser usadas para imitar órgãos humanos em 3D e observar como as células se comportam em várias condições de fluxo ou interações medicamentosas.

"A capacidade de ajustar o tamanho da cavidade também permite que diferentes situações de fluxo sejam simuladas - desta forma, podemos imitar a resposta das células do sangue em situações de fluxo perturbado, por exemplo, em pontos de ramificação e curvaturas das artérias coronárias e carótidas, que são mais propensos a estreitar, " ela disse.

Esta capacidade será do interesse da crescente indústria biomédica da Austrália, com aparelhos médicos entre nossas 10 principais exportações em 2018 e valendo US $ 3,2 bilhões.

Baratchi disse que a descoberta só foi possível por meio de colaboração, com tecnólogos da Escola de Engenharia e mecanobiologia da Escola de Saúde e Ciências Biomédicas unindo forças no grupo de pesquisa Mecanobiologia e Microfluídica da RMIT.

"Biólogos como eu têm se esforçado para estudar o impacto das forças associadas ao fluxo nas células sanguíneas circulatórias. Agora, este dispositivo miniaturizado desenvolvido com nossos colegas engenheiros faz exatamente isso, "Baratchi disse.

"É uma solução engenhosa que realmente destaca o valor da pesquisa interdisciplinar."

Mas algumas das aplicações mais interessantes também podem estar fora do laboratório.

Um teste de água barato e portátil que qualquer pessoa pode usar

Outra aplicação promissora é a identificação de parasitas e outras infecções em vias navegáveis, especialmente nos países em desenvolvimento.

"A detecção de impurezas da água pode ser uma tarefa difícil porque você nem sempre sabe exatamente o que está procurando, "Khoshmanesh disse.

"Mas com este dispositivo as impurezas serão capturadas e orbitadas pelo vórtice sem qualquer preparação especial de amostra, economizando tempo e dinheiro. "

Se usado para analisar amostras de água ou sangue, o baixo custo e a portabilidade do dispositivo o tornam atraente para uma ampla gama de aplicações.

O mesmo grupo de pesquisa desenvolveu recentemente uma bomba de pressão, feito de balões de látex, para operar o dispositivo.

Ao contrário das bombas convencionais, que pode ser tão grande quanto uma caixa de sapatos e custar milhares de dólares, o deles é de baixo custo e portátil.

"A simplicidade é um parâmetro muito importante para nossos projetos, porque muitas vezes se traduz em menor custo e grande aplicabilidade fora do laboratório, "Khoshmanesh disse.

"Nosso novo dispositivo microfluídico, combinado com nossa bomba e um smartphone capaz de capturar imagens em alta velocidade, faz um baixo custo, dispositivo de diagnóstico de ponto de atendimento auto-suficiente e totalmente portátil. "

O estudo, de autoria principal do aluno de doutorado em engenharia da RMIT, Ngan Nguyen, agora está publicado na camada superior Materiais Funcionais Avançados Diário.