A miniaturização está remodelando rapidamente o campo da bioquímica, com tecnologias emergentes, como microfluídica e dispositivos "lab-on-a-chip", tomando o mundo como uma tempestade. As reações químicas que normalmente eram conduzidas em frascos e tubos podem agora ser realizadas em minúsculas gotículas de água não maiores do que alguns milionésimos de um litro. Particularmente, em técnicas de sanduíche de matriz de gotas, tais gotículas minúsculas são dispostas ordenadamente em duas superfícies planas paralelas opostas uma à outra. Ao trazer a superfície superior perto o suficiente da inferior, cada gota superior faz contato com a gota inferior oposta, trocando produtos químicos e transferindo partículas ou mesmo células. De uma forma bem literal, essas gotículas podem atuar como pequenas câmaras de reação ou culturas de células, e também podem cumprir o papel de ferramentas de manuseio de líquidos, como pipetas, mas em uma escala muito menor.

O problema com o sanduíche da matriz de gotas é que não há controle individual das gotas; uma vez que a superfície superior é abaixada, cada gota na superfície inferior necessariamente faz contato com uma na superfície superior. Em outras palavras, esta tecnologia é limitada a operações em lote, o que limita sua versatilidade e o torna mais caro. Poderia haver uma maneira simples de selecionar quais gotas devem fazer contato quando as superfícies são aproximadas?

Graças ao professor Satoshi Konishi e seus colegas da Ritsumeikan University, Japão, A resposta é um sim retumbante. Em um estudo recente publicado em Relatórios Científicos , esta equipe de cientistas apresentou uma nova técnica que permite selecionar individualmente as gotas para contato em um sanduíche de arranjo de gotas. A ideia por trás de sua abordagem é bastante direta:se pudéssemos controlar a altura de gotas individuais na superfície inferior para fazer algumas ficarem mais altas do que outras, poderíamos aproximar as duas superfícies de modo que apenas essas gotículas entrem em contato com suas contrapartes, poupando as demais. Como isso foi realmente alcançado, Contudo, foi um pouco mais complicado.

Os pesquisadores já haviam tentado usar eletricidade para controlar a "molhabilidade" do material dielétrico na área abaixo de cada gota. Esta abordagem, conhecido como "eletrowetting-on-dielectric (EWOD), "permite alterar ligeiramente o equilíbrio de forças que mantém uma gota de água unida quando em repouso em uma superfície. Ao aplicar uma voltagem elétrica sob a gota, é possível espalhar um pouco, aumentando sua área e reduzindo sua altura. Contudo, a equipe descobriu que esse processo não era facilmente reversível, pois as gotículas não recuperariam espontaneamente sua altura original uma vez que a tensão fosse desligada.

Para resolver este problema, eles desenvolveram um eletrodo EWOD com um padrão hidrofílico-hidrofóbico. Quando o eletrodo é ligado, o processo descrito anteriormente faz com que a gota em cima dela se espalhe e fique mais curta. Por outro lado, quando o eletrodo é desligado, a parte hidrofóbica externa do eletrodo repele a gota enquanto a parte hidrofílica interna a atrai. Isso restaura a forma original, e altura, da gota.

Os pesquisadores demonstraram seu método colocando vários eletrodos EWOD na superfície inferior de uma plataforma de sanduíche de conjunto de gotas. Simplesmente aplicando voltagem aos eletrodos selecionados, eles podiam escolher facilmente quais pares de gotas entrariam em contato quando a plataforma superior fosse abaixada. Em sua demonstração, eles transferiram o corante vermelho das gotas superiores para apenas algumas das gotas inferiores. "Nossa abordagem pode ser usada para configurar eletricamente contatos individuais entre as gotas, permitindo-nos controlar sem esforço a concentração de produtos químicos nessas gotículas ou mesmo transferir células vivas de uma para outra, "explica o Prof. Konishi.

Este estudo abre caminho para a combinação potencialmente frutífera de técnicas de manuseio de gotas e automação. "Prevemos que a tecnologia lab-on-chip usando gotículas irá substituir as operações manuais convencionais usando ferramentas como pipetas, melhorando assim a eficiência do rastreio de drogas. Por sua vez, isso vai acelerar o processo de descoberta de drogas, "destaca o Prof. Konishi. Ele acrescenta que a cultura de células em gotas suspensas, que tem sido usado no campo da biologia celular, também tornará a avaliação de drogas e produtos químicos baseada em células mais barata e rápida, representando uma ferramenta valiosa para bioquímica e biologia celular.

Esperemos que os frutos desta tecnologia "caiam" logo ao virar da esquina.