O câncer é a segunda principal causa de morte nos EUA, fazendo cedo, diagnóstico confiável e tratamento uma prioridade para os pesquisadores. Biomarcadores genômicos oferecem grande potencial para diagnósticos e novas formas de tratamento, como a imunoterapia. Abordagens miniaturizadas lab-on-chip são as principais candidatas para o desenvolvimento de instrumentos e testes diagnósticos viáveis ​​porque são pequenas, precisa apenas de volumes de teste limitados, e pode ser econômico.

Uma equipe de cientistas e engenheiros da Universidade da Califórnia, Santa Cruz e a Brigham Young University desenvolveram exatamente essa abordagem, capaz de processar amostras biomoleculares de sangue. Seu método pode analisar e identificar vários alvos em uma plataforma de detecção molecular baseada em silício e é descrito esta semana em Biomicrofluídica , da AIP Publishing.

Laboratory-on-a-chip descreve a miniaturização das funções do laboratório, como o exame de sangue em um chip. Em vez de transferir amostras relativamente grandes (micro a mililitros) entre tubos de ensaio ou usar equipamentos analíticos volumosos, amostras e reagentes são manipulados em dispositivos em escala de chip com microcanais fluídicos. Isso requer volumes de teste muito menores, e várias funções podem ser integradas em um único dispositivo, melhorando a velocidade, confiabilidade e portabilidade desses processos de laboratório.

"Nossa abordagem usa chips optofluídicos em que o processamento de fluido e o sensoriamento óptico são feitos em um chip, permitindo mais miniaturização e melhorias de desempenho do sistema de chip, "disse Holger Schmidt, um professor Narinder Kapany de engenharia elétrica na Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

Todo o processo de teste foi um desafio para a equipe, liderado por Schmidt e Aaron Hawkins, professor de física na Brigham Young University. Cada um dos chips teve que ser desenvolvido e testado para várias funções, desde a filtragem de células sanguíneas sem obstruir o filtro até a análise confiável de dados ópticos para criar os padrões de excitação corretos no chip de silício. Contudo, o processo funcionou como previsto, e a equipe ficou agradavelmente surpresa ao ver o quão poderoso o método de excitação óptica multiponto realmente era.

O próximo passo para perceber o potencial desta pesquisa é avançar em direção a amostras clínicas reais e detectar biomarcadores de DNA individuais.

"Mostramos uma análise de ácido nucleico único no contexto da detecção de ebola no chip e gostaríamos de transferi-la para este aplicativo, "disse Schmidt.

Outros objetivos da equipe incluem aumentar a velocidade do processo de análise, e integração de mais elementos ópticos no chip. Eles também querem expandir suas capacidades de análise de biomarcadores de proteína, além de ácidos nucléicos e partículas virais inteiras já demonstradas.

Espera-se que esta pesquisa tenha uma ampla gama de aplicações porque o princípio subjacente a este tipo de análise óptica e manipulação on-chip é muito geral.

"A curto prazo, esperamos construir novos instrumentos de diagnóstico para diagnóstico molecular com aplicações em oncologia e detecção de doenças infecciosas, vírus e bactérias (resistentes a medicamentos), "Schmidt disse." Além disso, esses chips podem ser muito úteis para pesquisas fundamentais em biologia molecular e outras ciências da vida, uma vez que podem fornecer análises de nano e micropartículas individuais sem a necessidade de equipamentos caros. E eles exigem uma quantidade relativamente baixa de habilidades experimentais. "