Desarrollan un microchip alimentado por un teléfono inteligente para realizar pruebas de diagnóstico médico en casa
La nueva tecnología podría hacer más rápido y asequible el diagnóstico de enfermedades en casa: Los investigadores que trabajan con la empresa GRIP Molecular Technologies
Un equipo de investigación de la Universidad de Minnesota en las Ciudades Gemelas ha desarrollado un nuevo chip de microfluidos para el diagnóstico de enfermedades que utiliza un número mínimo de componentes y puede alimentarse de forma inalámbrica con un smartphone. Esta innovación abre la puerta a la realización de pruebas médicas más rápidas y asequibles en casa.
Un equipo de investigación de la Universidad de Minnesota en las Ciudades Gemelas ha desarrollado un nuevo chip de microfluidos para el diagnóstico de enfermedades que utiliza un número mínimo de componentes y puede alimentarse de forma inalámbrica con un smartphone. Esta innovación abre la puerta a la realización de pruebas médicas caseras más rápidas y asequibles (imagen simbólica).
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Un equipo de investigación de la Universidad de Minnesota Twin Cities ha desarrollado un nuevo chip de microfluidos para el diagnóstico de enfermedades que utiliza un número mínimo de componentes y puede alimentarse de forma inalámbrica con un smartphone.
Laboratory of Nanostructures and Biosensing, University of Minnesota
El artículo de los investigadores se publica en Nature Communications. Los investigadores también están trabajando para comercializar la tecnología.
La microfluídica consiste en el estudio y la manipulación de líquidos a muy pequeña escala. Una de las aplicaciones más populares en este campo es el desarrollo de la tecnología "lab-on-a-chip", es decir, la posibilidad de crear dispositivos capaces de diagnosticar enfermedades a partir de una muestra biológica muy pequeña, de sangre u orina, por ejemplo.
Los científicos ya disponen de dispositivos portátiles para diagnosticar algunas afecciones, como las pruebas rápidas de antígeno COVID-19. Sin embargo, un gran obstáculo para diseñar chips de diagnóstico más sofisticados que puedan, por ejemplo, identificar la cepa específica de COVID-19 o medir biomarcadores como la glucosa o el colesterol, es el hecho de que necesitan muchas piezas móviles.
Los chips de este tipo requerirían materiales para sellar el líquido en su interior, bombas y tubos para manipular el líquido, y cables para activar esas bombas, todos ellos materiales difíciles de reducir al nivel micro. Los investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities lograron crear un dispositivo microfluídico que funciona sin todos esos voluminosos componentes.
"Los investigadores han tenido un gran éxito en lo que respecta al escalado de dispositivos electrónicos, pero la capacidad de manejar muestras líquidas no ha estado a la altura", afirma Sang-Hyun Oh, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Minnesota Twin Cities y autor principal del estudio. "No es una exageración que un sistema de microfluidos en un chip de última generación requiera mucho trabajo. Nuestra idea fue: ¿podemos deshacernos por completo del material de cubierta, los cables y las bombas y hacerlo más sencillo?"
Muchas tecnologías lab-on-a-chip funcionan moviendo gotas de líquido a través de un microchip para detectar los virus o bacterias que hay en la muestra. La solución de los investigadores de la Universidad de Minnesota se inspiró en un peculiar fenómeno del mundo real con el que los bebedores de vino estarán familiarizados: las "patas", o largas gotas que se forman dentro de una botella de vino debido a la tensión superficial causada por la evaporación del alcohol.
Utilizando una técnica de la que fue pionero el laboratorio de Oh a principios de la década de 2010, los investigadores colocaron diminutos electrodos muy juntos en un chip de 2 cm por 2 cm, que generan fuertes campos eléctricos que arrastran las gotas a través del chip y crean una "pata" de líquido similar para detectar las moléculas que hay en su interior.
Al estar los electrodos tan juntos (con sólo 10 nanómetros de espacio entre ellos), el campo eléctrico resultante es tan fuerte que el chip sólo necesita menos de un voltio de electricidad para funcionar. Este voltaje increíblemente bajo permitió a los investigadores activar el chip de diagnóstico utilizando señales de comunicación de campo cercano de un teléfono inteligente, la misma tecnología utilizada para el pago sin contacto en las tiendas.
Es la primera vez que los investigadores consiguen utilizar un teléfono inteligente para activar de forma inalámbrica canales estrechos sin estructuras microfluídicas, lo que abre el camino a dispositivos de diagnóstico caseros más baratos y accesibles.
"Se trata de un concepto nuevo y emocionante", afirma Christopher Ertsgaard, autor principal del estudio y reciente ex alumno del CSE (doctorado en ECE '20). "Durante esta pandemia, creo que todo el mundo se ha dado cuenta de la importancia de los diagnósticos caseros, rápidos y en el punto de atención. Y hay tecnologías disponibles, pero necesitamos técnicas más rápidas y sensibles. Con el escalado y la fabricación de alta densidad, podemos llevar estas sofisticadas tecnologías a los diagnósticos caseros a un coste más asequible."
El laboratorio de Oh colabora con la empresa emergente de Minnesota GRIP Molecular Technologies, que fabrica dispositivos de diagnóstico a domicilio, para comercializar la plataforma del microchip. El chip está diseñado para tener amplias aplicaciones en la detección de virus, patógenos, bacterias y otros biomarcadores en muestras líquidas.
"Para tener éxito comercial, los diagnósticos caseros deben ser de bajo coste y fáciles de usar", dijo Bruce Batten, fundador y presidente de GRIP Molecular Technologies. "El movimiento de fluidos de baja tensión, como el que ha logrado el equipo del profesor Oh, nos permite cumplir ambos requisitos. GRIP ha tenido la suerte de colaborar con la Universidad de Minnesota en el desarrollo de nuestra plataforma tecnológica. Vincular la investigación básica y traslacional es crucial para desarrollar una línea de productos innovadores y transformadores."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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