p (Phys.org) - Sistemas miniaturizados de laboratório em chip prometem rápido, confidencial, e detecção multiplexada de amostras biológicas para diagnósticos médicos, descoberta de drogas, e triagem de alto rendimento. Usando técnicas de microfabricação e incorporando um design exclusivo de aquecimento baseado em transistor, pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign estão avançando ainda mais no uso de transistores de silício e eletrônicos em química e biologia para diagnósticos de ponto de atendimento. p As tecnologias lab-on-a-chip são atraentes porque exigem menos reagentes, têm limites de detecção mais baixos, permitem análises paralelas, e pode ter uma pegada menor.

p "A integração de várias funções de laboratório em microchips foi intensamente estudada por muitos anos, "explicou Rashid Bashir, um professor Abel Bliss de engenharia elétrica e da computação e de bioengenharia em Illinois. "Outros avanços dessas tecnologias exigem a capacidade de integrar elementos adicionais, como o elemento de aquecimento miniaturizado, e a capacidade de integrar elementos de aquecimento em um formato maciçamente paralelo compatível com a tecnologia de silício.

p "Nesse trabalho, demonstramos que podemos aquecer gotículas de volume de nanolitro, individualmente e em uma matriz, usando dispositivos baseados em silício VLSI, até temperaturas que tornam interessante fazer várias reações bioquímicas dentro dessas gotículas. "

p "Nosso método posiciona as gotículas em uma matriz de aquecedores de micro-ondas de silício individuais no chip para controlar com precisão a temperatura das gotículas no ar, nos permitindo realizar reações bioquímicas, incluindo fusão de DNA e detecção de incompatibilidades de base única, "disse Eric Salm, primeiro autor do artigo, "Reações térmicas ultralocalizadas em gotículas de subnanolitro no ar, "publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) em 12 de fevereiro.

p De acordo com Salm, abordagens para realizar o aquecimento localizado dessas gotículas de subnanolitro individuais podem permitir novas aplicações que requerem paralelo, Tempo-, e reações multiplex espaciais em um único circuito integrado. Em laboratório miniaturizado com chips, Gotículas estáticas e dinâmicas de fluidos em diferentes meios imiscíveis têm sido usadas como vasos individuais para realizar reações bioquímicas e confinar os produtos.

p "Esta tecnologia torna possível fazer lise celular e reações de amplificação de ácido nucleico dentro dessas gotículas individuais - as gotículas são os vasos de reação ou cubetas que podem ser aquecidas individualmente, "Salm acrescentou.

p "Também demonstramos que as moléculas de sonda ssDNA podem ser colocadas em aquecedores em solução, seco, e, em seguida, reidratado por moléculas alvo de ssDNA em gotículas para hibridização e detecção, "disse Bashir, que é diretor do Laboratório de Micro e Nanotecnologia em Illinois. "Esta plataforma permite muitas aplicações em gotículas, incluindo a hibridização de moléculas de DNA de baixo número de cópias, lise de células individuais, interrogatório de interações ligante-receptor, e ciclos rápidos de temperatura para amplificação de moléculas de DNA.

p "Notavelmente, "Bashir acrescentou, "nosso aquecedor miniaturizado também pode funcionar como elemento aquecedor / sensor duplo, como essas estruturas de nanofio ou nanofibra de silício sobre isolador têm sido usadas para detectar DNA, proteínas, pH, e pirofosfatos.

p Usando técnicas de microfabricação e incorporando o design exclusivo de aquecimento baseado em transistor com volumes de reação individuais, As tecnologias de 'laboratório em um chip' podem ser reduzidas a tecnologias de 'laboratório em um transistor' como híbridos de sensor / aquecedor que podem ser usados ​​para diagnósticos de ponto de atendimento. "