Durante más de una década, el ingeniero eléctrico Holger Schmidt ha estado desarrollando dispositivos para el análisis óptico de muestras en plataformas integradas basadas en chips, con aplicaciones en áreas como sensores biológicos, detección de virus y análisis químico. El último dispositivo de su laboratoriose basa en una tecnología novedosa que combina microfluídica de alto rendimiento para el procesamiento de muestras con ajuste y conmutación ópticos dinámicos, todo en un "chip" de bajo costo hecho de un material de silicona flexible.
En dispositivos anteriores del laboratorio de Schmidt, las funciones ópticas se integraron en chips de silicio utilizando la misma tecnología de fabricación utilizada para fabricar chips de computadora. El nuevo dispositivo está hecho completamente de polidimetilsiloxano PDMS, un material blando y flexible utilizado en microfluídica, así comoen productos como lentes de contacto y dispositivos médicos.
"Podemos utilizar este método de fabricación ahora para construir un dispositivo todo en uno que nos permita realizar el procesamiento de muestras biológicas y la detección óptica en un chip", dijo Schmidt, profesor de optoelectrónica de Kapany y director del Centro WM Keckpara Optofluidics a nanoescala en UC Santa Cruz.
La flexibilidad del PDMS permite nuevas formas de controlar tanto la luz como los fluidos en el chip. Utilizando técnicas de litografía suave multicapa, el estudiante graduado Joshua Parks construyó chips que contienen guías de onda de núcleo sólido y de núcleo hueco para guiar las señales de luz, tambiéncomo microválvulas fluídicas para controlar el movimiento de muestras líquidas. Schmidt y Parks también desarrollaron una microválvula especial que funciona como una "válvula de luz", que controla el flujo de luz y fluidos.
"Eso abre un nuevo conjunto de funciones que no podríamos hacer en un chip de silicio", dijo Schmidt. "La válvula de luz es el elemento más emocionante. Además de un simple interruptor de encendido y apagado, construimos un dispositivo móviltrampa óptica para el análisis de partículas biológicas como virus o bacterias "
Parks y Schmidt informaron los resultados de los experimentos iniciales con el nuevo dispositivo en un artículo publicado el 6 de septiembre en Nature Informes científicos .
En un estudio anterior, Schmidt, Parks y colegas de BYU y UC Berkeley demostraron un dispositivo híbrido en el que un chip microfluídico PDMS para la preparación de muestras se integró con un chip optofluídico a base de silicio para la detección óptica de patógenos virales. El nuevo dispositivocombina ambas funciones en el mismo chip. Además, dijo Schmidt, los materiales son relativamente económicos, lo que permite la creación rápida de prototipos de dispositivos.
"Podemos hacer toda la cadena de fabricación aquí en nuestro laboratorio, y podemos hacer nuevos dispositivos muy rápidamente", dijo.
Schmidt dijo que las aplicaciones potenciales para esta tecnología incluyen una amplia gama de sensores biológicos y dispositivos analíticos. Para ensayos de diagnóstico viral, por ejemplo, los anticuerpos marcados con fluorescencia pueden usarse para etiquetar cepas virales específicas para detección óptica. En un artículo reciente, Schmidty sus colegas demostraron la detección e identificación de diferentes cepas de gripe usando la detección de fluorescencia en una guía de ondas de interferencia multimodo MMI. Con el nuevo dispositivo, demostraron que pueden sintonizar activamente una guía de ondas MMI en el chip.
La sintonización dinámica del dispositivo optofluídico se logra aplicando presión al canal optofluídico, cambiando sus dimensiones y alterando así sus propiedades fotónicas. "En realidad, podemos ajustar el patrón de puntos hecho en el canal por la guía de ondas de interferencia, lo que no pudimos"t hacer con el chip de silicio ", dijo Schmidt.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California, Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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