O campo da medicina está sempre em busca de melhores ferramentas de diagnóstico de doenças - mais simples, mais rápido, e tecnologias mais baratas para melhorar o tratamento e os resultados dos pacientes. Atualmente, dispositivos de bioensaio microfluídico são as ferramentas de diagnóstico preferidas que permitem aos médicos medir a concentração de biomarcadores de doenças dentro da amostra biológica de um paciente, como sangue. Eles podem indicar a probabilidade de uma doença com base na comparação da concentração do biomarcador na amostra em relação ao nível normal. Para detectar esta concentração, a amostra do paciente é passada através de uma superfície contendo bioreceptores imobilizados, ou moléculas de "captura de biomarcador" que foram anexadas a esta superfície. Um pesquisador pode então registrar a abundância do biomarcador, determinar se o nível é normal, e chegar a um diagnóstico. Uma vez que a eficiência desses dispositivos depende de quão intactos e funcionais os bioreceptores anexados estão, imobilizar esses bioreceptores sem causar danos tem se mostrado desanimador.

Nas últimas duas décadas, impressão de microcontatos, que usa um carimbo de borracha para imobilizar os bioreceptores, foi estabelecido como um método robusto para criar uma variedade de ensaios com múltiplas aplicações. No entanto, este método também tem suas falhas, particularmente quando utilizado na escala nano - a escala em que as proteínas e o DNA reinam. Nesta escala, as técnicas duras e elaboradas usadas atualmente comprometem a resolução do dispositivo, seja por deformar o selo ou danificar os bioreceptores, gerando, assim, dados pouco gerenciáveis ​​para uso em diagnósticos ou outros aplicativos. Contudo, em um artigo recente publicado na revista Analista , pesquisadores da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) descrevem uma nova sequência de etapas de impressão que corrigiram esses problemas.

Para impressão de microcontatos, "você precisa de um carimbo, uma tinta, e uma superfície, e então você cria seu padrão em sua superfície. É simples assim, "explica Shivani Sathish, Aluno de doutorado OIST na Unidade Micro / Bio / Nanofluídica, e primeiro autor no artigo.

O selo é feito de polidimetilsiloxano, que é um sólido flexível semelhante à borracha usada nos carimbos do dia-a-dia. A tinta é uma solução composta por moléculas contendo silício e óxido chamadas APTES, e a superfície é de vidro. Depois de revestir o carimbo com a tinta, o selo é pressionado no vidro, e então removido após uma curta incubação. O resultado é uma camada padronizada de APTES no vidro - um tabuleiro de xadrez de regiões com ou sem APTES. Próximo, um dispositivo microfluídico, que contém um ou mais microcanais configurados para guiar o fluido através de caminhos especificados, é selado sobre o vidro padronizado. Finalmente, os bioreceptores estão quimicamente ligados às regiões APTES dentro dos canais microfluídicos. O dispositivo como um todo tem o tamanho aproximado de um selo postal.

O sistema agora está pronto para uso como ensaio de diagnóstico. Para realizar o ensaio, uma amostra de fluido de um paciente é distribuída através do dispositivo microfluídico anexado ao vidro. Se o biomarcador de doença pertinente estiver presente, a molécula vai "grudar" nas áreas que contêm os bioreceptores.

O que é importante sobre a solução APTES é sua química conveniente. "Dependendo do seu bioreceptor de interesse, você só precisa escolher a química apropriada para ligar a molécula com os APTES, "A Sra. Sathish explica. Ou em outras palavras, um carimbo pode ser usado para preparar um ensaio com a capacidade de imobilizar uma variedade de bioreceptores diferentes - um carimbo permite vários testes e diagnósticos em uma única superfície. Esse recurso seria vantajoso para o diagnóstico de doenças complexas, como câncer, que se baseia em testes que podem detectar vários marcadores para melhorar o diagnóstico.

Em sua pesquisa, A Sra. Sathish e colegas desenvolveram uma técnica aprimorada para criar o dispositivo de diagnóstico de doenças ideal para uso em escala nano. Aqui, eles primeiro padronizaram características em nanoescala de APTES usando uma tinta feita de APTES em água, ao contrário de produtos químicos agressivos, o que eliminou o problema de inchaço do selo. Então, eles imobilizaram os bioreceptores na superfície como a última etapa do processo, após padronizar o APTES e anexar o dispositivo microfluídico. Ao anexar os bioreceptores como a etapa final, os pesquisadores evitaram expô-los a condições extremas e prejudiciais. Eles então demonstraram a eficácia do dispositivo final executando um ensaio para capturar os biomarcadores interleucina 6 e proteína C reativa humana, duas substâncias que costumam ser elevadas no corpo durante a inflamação.

"O objetivo final é criar um dispositivo de ponto de atendimento, "explica a professora do OIST Amy Shen, quem chefiou a pesquisa.

"Se você tiver seus bioreceptores pré-imobilizados em dispositivos microfluídicos, poderá usá-los como ferramentas de diagnóstico quando necessário, "A Sra. Sathish continua." [Eventualmente] em vez de ter uma equipe clínica inteira que processa sua amostra ... esperamos que os pacientes possam fazer isso sozinhos em casa. "