Engenheiros da Duke University desenvolveram uma maneira de manipular, dividir e misturar gotículas de fluidos biológicos fazendo-as surfar em ondas acústicas no óleo. A tecnologia pode formar a base de uma pequena escala, programável, chip biomédico regravável que é completamente reutilizável para propósitos diversos, de diagnósticos no local a pesquisas em laboratório.

O estudo aparece em 26 de julho na revista Nature Communications .

O manuseio automatizado de fluidos tem impulsionado o desenvolvimento de muitos campos científicos. Os sistemas de pipetagem robótica têm, por exemplo, revolucionou a preparação de bibliotecas de sequenciamento, diagnósticos clínicos e triagem de compostos em larga escala. Embora onipresente na pesquisa biomédica moderna e nas indústrias farmacêuticas, esses sistemas são volumosos, caro e não manuseia bem pequenos volumes de líquidos.

Os sistemas Lab-on-a-chip têm sido capazes de preencher esse espaço até certo ponto, mas a maioria é prejudicada por uma grande desvantagem - a absorção pela superfície. Como esses dispositivos dependem de superfícies sólidas, as amostras transportadas inevitavelmente deixam vestígios de si mesmas que podem levar à contaminação.

"Há muitos fluidos carregados de proteínas e certos reagentes que tendem a grudar nos chips que os manipulam, "disse Tony Jun Huang, o Professor William Bevan de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais na Duke. "Isso é especialmente verdadeiro para amostras biológicas, como sangue não diluído, escarro e amostras fecais. Nossa tecnologia é adequada para processar essas amostras difíceis. "

A nova plataforma lab-on-a-chip usa uma fina camada de material inerte, óleo imiscível para impedir que as gotas deixem qualquer vestígio de si mesmas. Logo abaixo do óleo, uma série de transdutores piezoelétricos vibram quando a eletricidade passa por eles. Assim como a superfície de um subwoofer, essas vibrações criam ondas sonoras na fina camada de óleo acima deles.

Controlando cuidadosamente as ondas sonoras, os pesquisadores criam vórtices verticais que formam pequenas covinhas no óleo em ambos os lados do transdutor ativo. Essas covinhas podem reter gotículas com volumes que variam de um nanolitro a 100 microlitros e passá-las ao longo da superfície do óleo conforme as ondas sonoras são moduladas e diferentes transdutores são ativados.

As gotas estão efetivamente surfando em pequenas ondas sonoras.

"Nosso mecanismo de manuseio de líquidos sem contato elimina inerentemente a contaminação cruzada associada à adsorção de superfície e a necessidade de modificação da superfície, "Huang disse." Ele permite que caminhos reutilizáveis ​​para as gotas sejam processados ​​dinamicamente em rotas arbitrárias sem interferência entre si, aumentando exponencialmente o número permitido de combinações de entradas de reagentes no mesmo dispositivo. "

Em seguida, Huang deseja fazer esta demonstração de prova de conceito e criar uma plataforma lab-on-a-chip totalmente automatizada que pode lidar com operações complexas com dezenas de gotas simultaneamente. Ele está planejando colaborar com colegas da Duke para várias aplicações em biologia e medicina.