p Greg Madejski prendeu a respiração enquanto olhava para o microscópio, tentando soldar dois chips do tamanho de uma unha:um minúsculo chip contendo um nanofiltro no topo de outro chip com um sensor de DNA. p Foi um trabalho frustrante. Os chips não estavam fazendo bom contato um com o outro. Madejski cutucou delicadamente os chips, então espiou por cima do microscópio.

p E exalado.

p A súbita onda de ar quente varreu o nanofiltro, transferindo-o para o sensor - bem no alvo. O "acidente" levou Madejski a um insight importante:o vapor de água em sua respiração condensou-se no dispositivo, fazendo com que o nanofiltro adira perfeitamente ao sensor.

p "Era como uma tatuagem temporária de alta tecnologia que criei por acidente; lamba e cole!" diz o aluno de doutorado no laboratório de James McGrath, professor de engenharia biomédica da Universidade de Rochester.

p E foi assim que o vapor de água se tornou parte integrante do desenvolvimento e design de um novo dispositivo para detectar biomarcadores de DNA associados a doenças. Criado pelo laboratório de McGrath em colaboração com o Professor Vincent Tabard-Cossa e o estudante de graduação Kyle Briggs da Universidade de Ottawa, o dispositivo é descrito em um artigo publicado online na Nano Letters. O artigo, e uma imagem da animação caseira de Madejski do dispositivo em operação, será destaque na capa da edição impressa de fevereiro de 2018.

p 'Uma estrutura notável'

p O dispositivo é composto por três camadas ultrafinas:

• uma membrana de nitreto de silício nanoporosa que serve como um pré-filtro.
• uma membrana biossensora com um único nanoporo.
• uma camada espaçadora que os separa por apenas 200 nm.

p O arranjo cria uma nanocavidade preenchida com menos de um femtolitro de fluido - ou cerca de um milhão de vezes menor do que as menores gotas de chuva.

p Durante a operação, o dispositivo usa um campo elétrico para atrair uma fita de DNA para entrar em um dos poros do pré-filtro e, em seguida, passar pela nanocavidade para alcançar o poro da membrana sensora subjacente. Isso aciona mudanças na corrente elétrica do dispositivo que podem ser detectadas e analisadas. O fato de que o DNA deve se alongar de maneira consistente para passar pela combinação de duas membranas melhora a precisão e a reprodutibilidade da detecção.

p "Esta é uma estrutura notável, "diz McGrath." Construímos um sistema integrado com um filtro altamente poroso ao alcance molecular de um sensor. Acho que existem muitos sensores, particularmente aqueles que procuram biomarcadores em fluidos biológicos brutos, isso se beneficiaria com a filtragem de moléculas indesejadas imediatamente a montante do detector. "

p O método de fabricação instantaneamente molha a nanocavidade, o que geralmente é difícil em nanoescala. O dispositivo contém dezenas dessas nanocavidades, o que pode eventualmente aumentar a quantidade de material que pode ser rastreado, permitindo a detecção de biomarcador paralelizado.

p Resolvendo problemas que outros precisam resolver

p O laboratório de Tabard-Cossa usa dispositivos nanoporos de estado sólido para encontrar novas maneiras de manipular e caracterizar moléculas individuais. Seu laboratório estava interessado em encontrar novos materiais que pudessem ser usados ​​para detecção de biomarcadores. O pré-filtro no novo dispositivo resolve um problema com outros detectores de nanoporos de silício:eles são mais propensos a entupir do que dispositivos alternativos que usam esses poros biológicos para detecção. Membranas biológicas, por outro lado, são menos estáveis ​​do que os nanoporos de estado sólido, McGrath observou.

p "Adoramos aplicar nossas tecnologias de membrana para resolver problemas que outros precisam resolver. Este é um exemplo muito bom., "McGrath diz.

p McGrath é cofundador da SiMPore, uma startup baseada em universidade que desenvolve altamente portátil, dispositivos baseados em chip que incorporam membranas de silício para uma variedade de aplicações, da detecção biológica à diálise.

p "Acho que vamos perceber as vantagens práticas desta tecnologia a curto prazo, "diz ele. Uma segunda geração do novo dispositivo, desenvolvido na SiMPore, incorpora o pré-filtro direto nos chips durante a fabricação na escala do wafer, "então não há mais ninguém respirando nele, "ele observa." Na verdade, é tudo construído como uma unidade e deve tornar os estudos futuros muito fáceis. Isso é um crédito para a engenhosidade do SiMPore e um grande legado para Greg. "