A ciência está ficando menor. De novos materiais bidimensionais a nano-robôs, muitos dos avanços mais recentes estão sendo feitos em escalas impossíveis de ver com o olho humano.

A técnica mais recente para sacudir as coisas no nível micro é uma forma de capturar e estudar células vivas individuais para tentar entender por que funcionam mal quando estão doentes. Até agora, os cientistas fizeram isso com "microtraps" de eletrodos e redes altamente complexas de canais esculpidos em chips de plástico.

Mas agora existe uma maneira de analisar até milhões de células simultaneamente, colocando-as dentro de pequenas gotículas de água em óleo não muito maiores do que as próprias células. Isso poderia acelerar enormemente os esforços para identificar células doentes, encontrar novas moléculas de drogas ou novas maneiras de diagnosticar doenças.

Já se foi o tempo em que os cientistas realizavam experimentos misturando produtos químicos em grandes frascos de vidro. Hoje em dia, os testes são realizados em bandejas pontuadas por vários orifícios de "micropoços", o que significa que são necessários apenas alguns microlitros (milionésimos de litro) de cada amostra. A dificuldade de diminuir o tamanho é que é difícil mover o líquido nessa escala porque gotas muito pequenas tendem a se aglomerar ou evaporar.

Embora o potencial de encapsular células individuais tenha sido identificado já na década de 1950, o campo de gotículas realmente acelerou com o surgimento de tecnologias de fabricação emprestadas da indústria de semicondutores.

A solução de microgotículas serve para separar e proteger cada gota de água de picolitro (um trilionésimo de litro) envolvendo-a em óleo. Para fazer isso, você alimenta a água e o óleo através de tubos minúsculos em um dispositivo "microfluídico" e os força a se encontrarem em uma junção cruzada, onde se combinam em microgotículas individuais. Isso pode criar muitos milhares de minúsculos reatores químicos idênticos por segundo.

Outros dispositivos microfluídicos podem ser usados ​​para combinar, dividir ou classificar as gotas, assim como um cientista faria em uma escala maior com uma pipeta. Produtos químicos especialmente formulados na interface entre a água e o óleo mantêm as gotículas estáveis ​​por vários dias.

Encontrando uma agulha celular em um palheiro

As gotas são uma proposta atraente para lidar com os problemas da agulha no palheiro, como isolar células muito raras com uma mutação única ou composição molecular. Por exemplo, as células de um tumor às vezes podem se quebrar e circular pela corrente sanguínea, potencialmente causando câncer em outras partes do corpo (metástase). Encontrar uma maneira de detectar essas células tumorais circulantes (CTCs) forneceria essencialmente uma atualização do exame de sangue sobre o estado do câncer de um paciente. Mas são muito difíceis de encontrar porque existem em concentrações tão baixas quanto um por 10 ml de sangue. O uso de uma técnica de microgotículas pode permitir aos médicos vasculhar rapidamente as células da amostra de sangue de um paciente para encontrar um CTC.

As técnicas de microgotículas podem até ajudar a confinar as moléculas de DNA junto com as proteínas produzidas por genes específicos, como biocatalisadores ou enzimas que ajudam a permitir certas reações químicas em um organismo vivo. Isso significa que podemos encontrar mutações raras de DNA que resultam em biocatalisadores mais eficientes, um processo denominado evolução dirigida. Isso é útil porque muitos biocatalisadores são responsáveis ​​por reações necessárias para processos industriais, desde a lavagem com detergente em pó até a fabricação de biocombustíveis.

Hoje, o processo de triagem de bibliotecas de genes com milhões de membros codificados está se tornando cada vez mais rotineiro. Outra aplicação promissora é o uso de amostras ambientais na busca de moléculas que possam ser utilizadas como antibióticos ou anticancerígenos. Da mesma forma, os pesquisadores podem avaliar coleções de anticorpos na esperança de encontrar um que possa funcionar como uma droga.

As técnicas de microgotículas têm seus limites. Por exemplo, pequenas moléculas às vezes podem se difundir através da fase oleosa, criando gotículas em compartimentos com vazamento. No entanto, ainda existem muitos avanços potenciais a serem feitos. Por exemplo, pode-se imaginar uma medicina verdadeiramente personalizada, em que muitos medicamentos diferentes são rapidamente testados em muitas células de pacientes diferentes para descobrir qual é o melhor para prescrever. Microgotículas tiveram apenas uma década de uso. Pense no que eles podem alcançar no futuro.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.