El "emparedado de matriz de gotas" es una técnica de manipulación de líquidos en la que pequeños pares de gotas colocadas en superficies opuestas se mezclan juntando las superficies. Sin embargo, este enfoque se limita a las operaciones por lotes que involucran todas las gotas. Recientemente, científicos de RitsumeikanUniversity, Japón, encontró una manera de controlar eléctricamente la altura de las gotitas individuales, permitiéndoles seleccionar qué pares de gotitas deberían fusionarse. Su método podría reemplazar las herramientas manuales como pipetas y acelerar la detección de drogas.
La miniaturización está remodelando rápidamente el campo de la bioquímica, con tecnologías emergentes como la microfluídica y los dispositivos de "laboratorio en un chip" que están arrasando en el mundo. Las reacciones químicas que normalmente se realizaban en matraces y tubos ahora se pueden llevar a cabo endiminutas gotas de agua no mayores a unas pocas millonésimas de litro. En particular, en las técnicas de sándwich de arreglo de gotas, estas diminutas gotas se colocan ordenadamente en dos superficies planas paralelas opuestas entre sí. Al acercar la superficie superior a la inferior, cada gota superior hace contacto con la gota inferior opuesta, intercambiando productos químicos y transfiriendo partículas o incluso células. De una manera bastante literal, estas gotas pueden actuar como pequeñas cámaras de reacción o cultivos celulares, y también pueden cumplir la función de manipulación de líquidos.herramientas como pipetas, pero a una escala mucho menor.
El problema con el emparedado de la matriz de gotas es que no hay control individual de las gotas; una vez que se baja la superficie superior, cada gota en la superficie inferior necesariamente hace contacto con una en la superficie superior. En otras palabras, esta tecnología es limitadaa las operaciones por lotes, lo que limita su versatilidad y lo hace más costoso. ¿Podría haber una forma sencilla de seleccionar qué gotas deben hacer contacto cuando las superficies se acercan?
Gracias al profesor Satoshi Konishi y sus colegas de la Universidad Ritsumeikan, Japón, ¡la respuesta es un rotundo sí! En un estudio reciente publicado en Informes científicos , este equipo de científicos presentó una técnica novedosa que permite seleccionar individualmente las gotas para que entren en contacto en un sándwich de matriz de gotas. La idea detrás de su enfoque es bastante sencilla: si pudiéramos controlar la altura de las gotas individuales en la superficie inferior para haceralgunos son más altos que otros, pudimos acercar ambas superficies de modo que solo esas gotas entren en contacto con sus contrapartes mientras se ahorra el resto. Sin embargo, la forma en que se logró esto fue un poco más complicada.
Los investigadores habían intentado previamente usar electricidad para controlar la "humectabilidad" del material dieléctrico en el área debajo de cada gota. Este enfoque, conocido como "electrohumectación en dieléctrico EWOD", permite alterar ligeramente el equilibrio defuerzas que mantienen unida una gota de agua cuando descansa sobre una superficie. Al aplicar un voltaje eléctrico debajo de la gota, es posible hacer que se extienda ligeramente, aumentando su área y reduciendo su altura. Sin embargo, el equipo descubrió que este proceso no erafácilmente reversible, ya que las gotas no recuperarían espontáneamente su altura original una vez que se apagó el voltaje.
Para abordar este problema, desarrollaron un electrodo EWOD con un patrón hidrofílico-hidrofóbico. Cuando se enciende el electrodo, el proceso descrito anteriormente hace que la gota que está encima se extienda y se acorte. Por el contrario, cuando se gira el electrodoapagado, la parte hidrófoba exterior del electrodo repele la gota mientras que la parte hidrófila interior la atrae. ¡Esto restaura la forma y altura originales de la gota!
Los investigadores mostraron su método colocando múltiples electrodos EWOD en la superficie inferior de una plataforma de sándwich de matriz de gotas. Simplemente aplicando voltaje a los electrodos seleccionados, pudieron elegir fácilmente qué pares de gotas entraron en contacto cuando se bajó la plataforma superior. En su demostración, transfirieron tinte rojo de las gotitas superiores a solo algunas de las gotitas inferiores. "Nuestro enfoque se puede utilizar para establecer contactos individuales eléctricamente entre gotitas, lo que nos permite controlar sin esfuerzo la concentración de productos químicos en estas gotitas o inclusotransferir células vivas de una a otra ", explica el profesor Konishi.
Este estudio allana el camino para la combinación potencialmente fructífera de técnicas de manipulación de gotas y automatización. "Prevemos que la tecnología de laboratorio en chip que usa gotas reemplazará las operaciones manuales convencionales que utilizan herramientas como pipetas, mejorando así la eficiencia de la detección de drogas. A su vez, esto acelerará el proceso de descubrimiento de fármacos ", destaca el profesor Konishi. Añade que el cultivo de células en gotas colgantes, que se ha utilizado en el campo de la biología celular, también permitirá la evaluación celular de fármacos y productos químicos.más barato y más rápido, lo que representa una valiosa herramienta para la bioquímica y la biología celular.
¡Esperemos que los frutos de esta tecnología "caigan" a la vuelta de la esquina!
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Materiales proporcionado por Universidad de Ritsumeikan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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