Menor, mais rápido, mais leve, mais barato "- esse é o mantra do bioquímico e engenheiro novato da Universidade da Virgínia James Landers.

Ele está usando uma bolsa de três anos do Escritório de Capacidades Emergentes e Prototipagem do Departamento de Defesa dos EUA para projetar, testar e construir um instrumento de análise de DNA automatizado pequeno e leve o suficiente para caber em uma mochila, e capaz de realizar muito do que um laboratório central em grande escala pode fazer - mas mais rápido, no local, e muito menos caro.

O Instituto de Pesquisa Aplicada da UVA foi fundamental para identificar e conseguir o financiamento de pesquisa.

"O objetivo do meu laboratório é desenvolver tecnologia lab-on-a-disc com instrumentação a bateria, "Landers disse." O instrumento precisa pesar menos de 5 quilos, ter aproximadamente o tamanho de três resmas de papel de impressora, e custam uma ordem de magnitude menos do que a tecnologia atual. Será capaz de realizar análises de DNA e comparação com um banco de dados de perfis de bordo em menos de 30 minutos. Essas foram as nossas ordens de marcha. "

Landers e sua equipe, que inclui professores e alunos dos departamentos de engenharia mecânica e elétrica e outros afiliados à start-up baseada em UVA TeGrex, estão no bom caminho. O instrumento em desenvolvimento usa microeletrônica e hardware miniaturizado exclusivo para executar o disco, e é projetado para permitir a análise de campo de amostras de tecido essencialmente de qualquer lugar do mundo, de campos de batalha a cenas de crime, e poderia ter amplas aplicações em ambientes médicos.

Landers - que começou sua carreira como bioquímico, e mantém nomeações para o corpo docente nos departamentos de Química da UVA, Patologia e Engenharia Mecânica - dedicou grande parte de sua carreira à miniaturização de processos laboratoriais padrão para que eles pudessem ser realizados de forma simples, de forma econômica e rápida por técnicos de campo minimamente treinados.

A nova tecnologia de laboratório em disco que ele está desenvolvendo irá analisar amostras secas ou úmidas - como células retiradas de dentro da boca - para fornecer um rápido, Perfil de DNA barato e fácil de um sujeito usando um conjunto de aparelhos eletrônicos de aparência simples, mas sofisticado, montado no que é essencialmente um DVD digitalizável a laser modificado que é então colocado no tamanho de uma caixa de sapatos, instrumento semelhante a centrífuga.

“O dispositivo será capaz de extrair DNA de uma pequena amostra de tecido, amplificar a sequência do gene e gerar uma impressão digital de DNA em 30 a 45 minutos - quase metade do tempo da tecnologia atual, "Landers disse." Ele olha para 20 localizações de sequência de genes nos cromossomos, onde o dimensionamento de sequências repetidas fornece uma impressão digital de DNA estatisticamente relevante que é completamente única para cada indivíduo amostrado. Este é o tipo de dado que se mantém em casos de tribunais criminais. "

Atualmente, amostras de cenas de crime e suspeitos de crime são enviadas para laboratórios forenses para análise, o que pode levar de horas a dias a semanas, dependendo do tempo de viagem, a disponibilidade de técnicos, atrasos e outros fatores. Mas em muitos estados, incluindo Virgínia, a polícia pode prender suspeitos por apenas quatro horas. Muitas vezes, os suspeitos são libertados antes que seu perfil de DNA seja adquirido e combinado com bancos de dados de DNA de criminosos, ou não encontrou correspondências.

"Com a tecnologia que estamos desenvolvendo, a análise e a correspondência da lista de observação podem ocorrer no local, quase imediatamente, e, em seguida, os dados carregados para uma possível correspondência em bancos de dados nacionais ou locais de DNA, "Landers disse." Em muitos casos, isso poderia facilitar uma decisão rápida de prisão ou libertação pela polícia.

“Também podemos levar essa tecnologia ao mundo civil de uma forma poderosa. As aplicações médicas são inúmeras”.

Landers já está fazendo parceria com um centro de transplante de múltiplos órgãos em Toronto para considerar a possibilidade de usar a tecnologia para monitoramento doméstico dos efeitos da imunossupressão em receptores pós-transplante, um passo crítico para aumentar a chance de um transplante bem-sucedido.

A tecnologia lab-on-a-disc também pode ser usada em consultórios clínicos gerais para uma variedade de testes, como para determinar uma cepa do vírus da gripe, infecção bacteriana, mesmo para identificar formas de câncer ou outros defeitos genéticos.

"Você pode imaginar um paciente indo ao consultório médico, fornecer uma amostra de sangue ou saliva, voltar para a sala de espera ou pegar uma xícara de café, e 30 minutos depois discutindo o resultado com o médico, "Landers disse." Esta tecnologia realmente oferece a oportunidade de melhorar radicalmente a velocidade com que podemos analisar o DNA, a um custo muito mais baixo, quase em todo lugar."