Los experimentos de laboratorio actuales suelen generar mucho desperdicio. Por ejemplo, para realizar pruebas diagnósticas se mezclan líquidos en recipientes de reacción, aunque para esta tarea solo se necesitan unos pocos nanolitros de líquido. La miniaturización permitiría procesar un mayor volumen de muestras con menos consumo de materiales. Al intentar comprimir un experimento completo en el tamaño de un chip, lo que se conoce como «Lab on a Chip», surge una pregunta clave: ¿cómo se pueden mover, combinar y analizar cantidades minúsculas de líquido o células individuales de forma controlada?
Ivo Leibacher y Peter Reichert, estudiantes de doctorado del Instituto de Sistemas Mecánicos, desarrollaron un sistema para mover diminutas gotas bajo la dirección del profesor de ETH Jürg Dual. El concepto se basa en la acustofóresis, que utiliza una onda estacionaria ultrasónica para mover gotas acuosas a través de un líquido portador de aceite sobre un chip de vidrio y silicio. Las gotas, cuyo diámetro oscila entre 50 y 250 micrómetros, no pueden mezclarse con el líquido portador ni evaporarse. «A esta escala, las gotas son muy estables porque la tensión superficial las mantiene unidas», explica Leibacher.
En este pequeño chip, los investigadores mueven gotas con ayuda de ondas ultrasónicas. (Foto: Ivo Leibacher / ETH Zürich)
Hacia el nodo
Cuando se aplican las ondas estacionarias ultrasónicas, las gotas se desplazan hacia el nodo de la onda. Esto permite a los investigadores colocar dos gotas diferentes a ambos lados del canal y unirlas de forma controlada. En cambio, al cambiar la frecuencia, una señal luminosa puede guiar gotas específicas hacia un canal derivado. Al separarlas de este modo, se pueden clasificar y analizar una vez concluido el experimento.
«Una de las ventajas de nuestra tecnología es su alta biocompatibilidad y versatilidad», afirma Reichert. Con métodos anteriores, en los que los investigadores manipulaban células individuales a una escala diminuta, en algunos casos las células resultaban dañadas. Este método puede utilizarse tanto con células como con ADN, reactivos y sustancias químicas.
«Esperamos que esta tecnología se convierta en un componente valioso del equipamiento de laboratorio y permita realizar experimentos de alto rendimiento con un consumo mínimo», dijo Leibacher. Los investigadores han presentado una solicitud de patente para el método, que se publicó recientemente en la revista Lab on a Chip .
Referencia bibliográfica
Leibacher, I., Reichert, P., y Dual, J. (2015). Manipulación de gotas microfluídicas mediante acustofóresis de ondas acústicas de volumen (BAW). Lab on a Chip, DOI: 10.1039/C5LC00083A
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autora: la Dra. Angelika Jacobs es editora de ciencia de ETH news y del «future blog».
Imagen: Se muestran chips de memoria recogidos de aparatos electrónicos desechados. REUTERS/Yuriko Nakao.
