p (PhysOrg.com) - Os pesquisadores estão desenvolvendo novas tecnologias que combinam um laser e campos elétricos para manipular fluidos e partículas minúsculas, como bactérias, vírus e DNA para uma gama de aplicações potenciais, da fabricação de medicamentos à segurança alimentar. p As tecnologias podem trazer sensores e dispositivos analíticos inovadores para aplicações "lab-on-a-chip", ou instrumentos em miniatura que realizam medições normalmente exigindo grandes equipamentos de laboratório, disse Steven T. Wereley, um professor de engenharia mecânica da Purdue University.

p O método, chamado de "manipulação optoelétrica híbrida em microfluídica, "é uma nova ferramenta em potencial para aplicações, incluindo diagnósticos médicos, testando comida e água, perícia forense da cena do crime, e fabricação de produtos farmacêuticos.

p "Esta é uma tecnologia de ponta que se desenvolveu na última década a partir de pesquisas em um punhado de universidades, "disse Aloke Kumar, um Wigner Fellow e membro da equipe do Oak Ridge National Laboratory.

p Ele é o autor principal de um artigo sobre a tecnologia apresentada na capa da edição de 7 de julho da Lab on a Chip revista, publicado pela Royal Society of Chemistry. O artigo também foi sinalizado pela publicação como um "Artigo QUENTE" e seu acesso foi disponibilizado gratuitamente.

p O artigo foi escrito por Wereley; Kumar; Stuart J. Williams, professor assistente de engenharia mecânica na Universidade de Louisville; Han-Sheng Chuang, professor assistente no Departamento de Engenharia Biomédica da National Cheng Kung University; e Nicolas G. Green, pesquisador da Universidade de Southampton.

p "Um aspecto muito importante é que alcançamos uma integração de tecnologias que permite a manipulação em um espectro de escala de comprimento muito amplo, "Kumar disse." Isso nos permite manipular não apenas objetos de grande porte, como gotículas, mas também pequenas moléculas de DNA dentro das gotículas, usando uma técnica combinada. Isso pode aumentar muito a eficiência dos sensores lab-on-a-chip. "

p Kumar, Williams e Chuang são ex-alunos de doutorado de Purdue que trabalharam com Wereley. Grande parte da pesquisa foi baseada no Birck Nanotechnology Center no Purdue's Discovery Park.

p As tecnologias estão prontas para algumas aplicações, incluindo diagnósticos médicos e amostras ambientais, Williams disse.

p "Existem dois impulsos principais nas aplicações, "ele disse." O primeiro é micro e nanofabricação e o segundo são sensores lab-on-a-chip. Este último demonstrou aplicações biologicamente relevantes nos últimos dois anos, e sua expansão neste campo é imediata e contínua. "

p A tecnologia funciona usando primeiro um laser vermelho para posicionar uma gota em uma plataforma especialmente fabricada em Purdue. Próximo, um laser infravermelho altamente focado é usado para aquecer as gotículas, e então os campos elétricos fazem com que o líquido aquecido circule em um "vórtice microfluídico". Este vórtice é usado para isolar tipos específicos de partículas no líquido circulante, como uma microcentrífuga. As concentrações de partículas replicam o tamanho, localização e forma do padrão de laser infravermelho.

p "Isso funciona muito rápido, "Wereley disse." Leva menos de um segundo para as partículas responderem e serem retiradas da solução. "

p Os sistemas que usam a abordagem optoelétrica híbrida podem ser projetados para detectar com precisão, manipular e rastrear certos tipos de bactérias, incluindo cepas específicas que tornam os metais pesados ​​menos tóxicos.

p "Estamos almejando aplicações biológicas, como remediação de águas subterrâneas, "Wereley disse." Mesmo dentro da mesma cepa de bactérias, algumas são boas na tarefa e outras não, e essa tecnologia torna possível eliminar com eficiência essas bactérias de outras pessoas. A bactéria pode ser injetada no solo contaminado. Você semeia o solo com as bactérias, mas primeiro você precisa encontrar uma maneira econômica de separá-lo. "

p Os pesquisadores da Purdue também estão buscando a tecnologia para a fabricação de produtos farmacêuticos, ele disse.

p "Esses tipos de tecnologia são bons em ser muito dinâmicos, o que significa que você pode decidir em tempo real pegar todas as partículas de um tamanho ou tipo e colocá-las em algum lugar, "Wereley disse." Isso é importante para o campo da farmácia porque uma série de medicamentos são fabricados a partir de partículas sólidas suspensas em líquido. As partículas têm que ser coletadas e separadas do líquido. "

p Esse processo agora é feito usando filtros e centrífugas.

p "Uma centrífuga faz o mesmo tipo de coisa, mas é global, cria uma força em cada partícula, considerando que esta nova tecnologia pode isolar especificamente apenas certas partículas, "Wereley disse." Nós podemos, dizer, colete todas as partículas que têm um mícron de diâmetro ou elimine qualquer coisa maior que dois mícrons, para que você possa selecionar dinamicamente quais partículas deseja manter. "

p A tecnologia também pode ser usada como ferramenta para nanofabricação porque se mostra promissora para a montagem de partículas em suspensão, chamados colóides. A capacidade de construir objetos com colóides torna possível criar estruturas com características mecânicas e térmicas particulares para fabricar dispositivos eletrônicos e pequenas peças mecânicas. As aplicações de nanofabricação estão a pelo menos cinco anos de distância, ele disse.

p A tecnologia também pode ser usada para aprender as forças eletrocinéticas fundamentais de moléculas e estruturas biológicas, o que é difícil de fazer com as tecnologias existentes.

p "Portanto, também existem aplicações científicas fundamentais para essas tecnologias, "Kumar disse.