Nos últimos anos, a microfluídica emergiu como uma tecnologia revolucionária para análises biológicas e diagnósticos médicos, permitindo o controle preciso e a manipulação de fluidos em microescala. Ao mesmo tempo, as esferas magnéticas funcionalizadas tornaram-se uma ferramenta indispensável para a captura seletiva e enriquecimento de analitos alvo.



A integração de microfluídica e esferas magnéticas pode colher benefícios sinérgicos para melhorar o desempenho do ensaio. No entanto, a concretização deste potencial requer técnicas inovadoras para controlar ativamente esferas magnéticas em dispositivos microfluídicos.

Enfrentando o desenvolvimento da atual tecnologia de controle magnético, a equipe dos professores Jianlong Zhao e Shilun Feng do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Xangai, Academia Chinesa de Ciências, fez uma categorização detalhada e introdução sobre os mecanismos de manipulação de esferas magnéticas em chips microfluídicos. O artigo, "Manipulação de esferas magnéticas em chips microfluídicos para aplicação biológica", foi publicado na revista Cyborg and Bionic Systems em 14 de abril de 2023.

"A manipulação magnética combinada com a microfluídica atraiu atenção considerável devido aos vários pontos de encontro entre duas tecnologias, como grande relação superfície-volume e controlabilidade", disseram os autores. "Neste artigo de revisão, pretendemos apresentar uma visão geral completa e aprofundada da manipulação recente de esferas magnéticas em chips microfluídicos e sua aplicação biológica."

Os autores do estudo categorizaram as técnicas de manipulação de esferas magnéticas em microfluídica em cinco tipos principais:magnetoforese, cadeias de esferas magnéticas, leito fluidizado magnético, gotículas magnéticas e esferas magnéticas em micropoços.

Esses métodos têm diferentes vantagens de aplicação de acordo com os estados de movimento e finalidades de detecção dos grânulos magnéticos. Por exemplo, a magnetoforese utiliza campos magnéticos não uniformes para movimento orientado, cadeias de esferas magnéticas formam estruturas semelhantes a cadeias para fixação ou manipulação, leitos fluidizados magnéticos alcançam a fluidização de esferas magnéticas para melhorar a captura do alvo, gotículas magnéticas conduzem operações bioquímicas em gotículas contendo partículas magnéticas esferas e matrizes de micropoços imobilizam esferas magnéticas individuais para detecção de moléculas únicas.

“O papel principal das esferas magnéticas nesses trabalhos foi, na verdade, um transportador de moléculas de reconhecimento biológico para capturar biomarcadores específicos. Na verdade, as esferas magnéticas também podem ser usadas como uma saída de sinal”, disseram os autores. E alguns exemplos e as vantagens de usar o cordão magnético diretamente como saída de sinal foram fornecidos nesta revisão.

"Embora o sistema de manipulação magnética tenha sido bastante desenvolvido, ele ainda tem muitos desafios restantes quando enfrenta aplicações industriais e clínicas", disse Feng, apontando que o atual rendimento de processamento de amostras de chips magneto-microfluídicos ainda é baixo, o que não pode atender às necessidades. de testes clínicos em larga escala.

Uma plataforma de manipulação magnética de feedback de circuito fechado totalmente automatizada ainda é urgentemente necessária, uma vez que os sistemas atuais dependem principalmente de algoritmos de controle de circuito aberto e só podem realizar o controle magnético por um determinado conjunto de parâmetros pré-determinados.

Os autores dizem que a uniformidade de tamanho das esferas magnéticas usadas no sistema microfluídico também é uma questão crítica e é importante desenvolver técnicas inovadoras de separação de partículas para obter uma classificação precisa de esferas magnéticas com um determinado tamanho.

Os autores do artigo incluem Gaozhe Cai, Zixin Yang, Yu-Cheng Chen, Yaru Huang, Lijuan Liang, Shilun Feng, Jianlong Zhao.

Mais informações: Gaozhe Cai et al, Manipulação de Esferas Magnéticas em Chips Microfluídicos para Aplicação Biológica, Sistemas Ciborgues e Biônicos (2023). DOI:10.34133/cbsystems.0023
Informações do diário: Sistemas Ciborgues e Biônicos

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