Figura 1. Um desenho esquemático de medição de solução usando chip microfluídico terahertz fabricado. O chip consiste em uma fonte pontual de radiação THz local, um único microcanal e algumas matrizes de ressonadores de anel dividido. As ondas THz são geradas irradiando feixe de laser da parte de trás do cristal e interagem de forma eficiente com a solução que flui dentro do microcanal. A imagem do microscópio óptico do chip microfluídico fabricado também é mostrada. Crédito:Universidade de Osaka
O uso de ondas terahertz (THz) para biossensorização está recebendo atenção considerável. As ondas THz são capazes de detectar vibrações e rotações moleculares, sem usar rótulos que podem afetar as propriedades das substâncias de interesse.
Contudo, até agora, o limite de difração das ondas THz e sua forte absorção pela água restringiram esta técnica.
Dispositivos microfluídicos também são sistemas analíticos promissores devido aos baixos volumes de amostra necessários para a medição da amostra.
Um grupo de pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveu agora um chip de cristal óptico não linear (NLOC), que combina ondas THz com um dispositivo microfluídico, utilizando a proximidade da fonte de onda THz e a solução de interesse em um microcanal. Seu trabalho foi publicado na APL Photonics.
"Usando nossa técnica, fomos capazes de detectar concentrações de solução de vários femtomoles em volumes inferiores a um nanolitro, "O autor correspondente Masayoshi Tonouchi diz." Essa detecção de alta sensibilidade sem a necessidade de metades de rotulagem tem grande potencial para futuras técnicas clínicas de baixa invasividade. "
Espera-se que a detecção precoce e rápida de uma série de doenças comuns seja uma das principais aplicações da técnica. Câncer, diabetes, e o vírus da gripe poderia ser detectado potencialmente com volumes muito pequenos de fluidos corporais, reduzindo a dor e o desconforto de vários procedimentos exploratórios para os pacientes. Além disso, a técnica permite que células vivas sejam analisadas de forma não destrutiva, que tem inúmeros benefícios potenciais na pesquisa.
Figura 2. Gráficos da mudança de frequência de ressonância em relação à concentração mineral na quantidade real de 318 picolitros de água mineral. Ao observar a quantidade de mudança da frequência de ressonância da água pura, verifica-se que o soluto pode ser detectado com sensibilidade de até 31,8 femtomoles. Crédito:Universidade de Osaka
O chip NLOC desenvolvido é capaz de gerar localmente a radiação THz em estreita proximidade com o dispositivo de microcanal único, melhorando a eficiência. O chip sensor foi usado para analisar as concentrações de minerais comparando as mudanças de frequência resultantes da presença de íons com as da água pura. Usando essa técnica, eles determinaram uma sensibilidade de 31,8 femtomoles.
"Alcançando alta sensibilidade sem a necessidade de uma fonte óptica ou THz de alta potência, sondas ou prismas de campo próximo, abre uma série de possibilidades, "diz o autor principal, Kazunori Serita." Estamos muito entusiasmados com o potencial de nossas descobertas para levar a uma detecção rápida e design de dispositivo compacto. Em particular, vemos nossos resultados acelerando o desenvolvimento de dispositivos THz lab-on-a-chip. "
Esta tecnologia altamente adaptável provavelmente se espalhará por muitas áreas da análise e da bioquímica, bem como biologia celular, e medicina clínica.
