Los científicos realizan análisis químicos totales portátiles sin bombas ni tubos
La portabilidad del nuevo dispositivo permite realizar análisis clínicos cuantitativos a pie de cama o análisis ambientales sobre el terreno
Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han diseñado un nuevo sistema de microanálisis total que cuantifica una sustancia química diana en un chip microfluídico sin bombas, tubos ni costosos detectores. El compuesto reacciona con otras sustancias químicas para producir un gas que empuja la tinta de una cámara conectada a lo largo de un canal. Los detectores de luz incorporados ayudan a medir la velocidad del flujo, lo que permite medir la sustancia química original. La portabilidad del nuevo dispositivo permite realizar análisis clínicos cuantitativos a pie de cama.
(a) Diagrama ampliado del nuevo chip micro-TAS. (b) Vista lateral del depósito de muestras y el canal.
Tokyo Metropolitan University
A medida que se produce gas en la cámara derecha, la tinta es empujada a lo largo del canal a una velocidad que refleja la cantidad de analito.
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La microfluídica es una tecnología revolucionaria que ofrece química de precisión con una cantidad mucho menor de productos químicos. Mediante el grabado de finos canales y cámaras en un chip compacto que cabe en la palma de la mano, la química puede realizarse con cantidades de microlitros de líquido en un amplio abanico de condiciones de reacción paralelas, lo que ahorra tiempo, costes y protege el medio ambiente. Más recientemente, la detección cuantitativa de sustancias químicas también se está incorporando a estos dispositivos en miniatura. Estos microsistemas de análisis total (micro-TAS) prometen un análisis químico completo que aprovecha todas las ventajas de la microfluídica.
Sin embargo, para impulsar el flujo por canales y cámaras, la microfluídica requiere bombas, tubos para acoplar el flujo a los canales, así como costosas fuentes de luz y detectores para medir directamente las señales ópticas que nos dicen qué cantidad de distintas sustancias químicas hay en nuestros canales. Esto hace que un método basado en la miniaturización y la portabilidad sea mucho menos útil de lo que se propuso en un principio.
Pero ahora, un equipo dirigido por el profesor asociado Hizuru Nakajima, de la Universidad Metropolitana de Tokio, ha ideado un método de cuantificación totalmente nuevo que puede prescindir por completo del hardware adicional. Han ideado un sistema en el que un compuesto de interés (analito) produce un gas; cuanto más analito hay, más rápido se produce el gas. Esta sobrepresión ayuda a impulsar la tinta a lo largo de un canal conectado. A medida que la tinta fluye, bloquea la luz ambiental que llega a dos fotodetectores orgánicos (OPD) impresos a lo largo del canal, lo que ayuda a medir la velocidad del flujo. Como la luz sólo tiene que ser bloqueada por una tinta oscura, la detección necesaria es barata y sencilla. Como el flujo es impulsado por la producción de gas, no hay bombas ni tubos.
Demostraron su sistema midiendo la cantidad de proteína C reactiva (CRP), una proteína asociada a una respuesta del sistema inmunitario. En primer lugar, se añade una solución que contiene CRP a una pequeña cámara; cuanta más CRP haya, más se adhiere a las paredes especialmente tratadas de la cámara. A continuación, se añaden nanopartículas recubiertas de anticuerpos contra la PCR y catalasa; cuanta más PCR haya, más nanopartículas y catalasa quedarán en las paredes. Cuando se añade peróxido de hidrógeno, la catalasa ayuda a producir oxígeno, completando el bucle entre el analito (en este caso, la PCR) y el flujo de tinta.
El equipo demostró que la concentración de PCR en suero humano podía detectarse con precisión, incluso en presencia de proteínas comunes como la inmunoglobulina G (IgG) y la albúmina de suero humano. También se observó una buena concordancia con los métodos habituales, que requieren mucho más hardware. Dado que el nuevo chip del equipo es fácilmente transportable, creen que habrá más aplicaciones de la micro-TAS en el diagnóstico clínico a pie de cama o el análisis medioambiental sobre el terreno.
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.
Publicación original
Kuizhi Qu, Kazuhiro Morioka, Konoka Nakamura, Shoji Yamamoto, Akihide Hemmi, Atsushi Shoji, Hizuru Nakajima; "Development of a C-reactive protein quantification method based on flow rate measurement of an ink solution pushed out by oxygen gas generated by catalase reaction"; Microchimica Acta, Volume 191, 2023-12-13
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