La microfluídica permite construir laboratorios que caben en la punta de un dedo

Desde minúsculos laboratorios contenidos en un chip que pueden diagnosticar enfermedades o hacer un hemograma completo hasta la posibilidad de replicar posibles escenarios del inicio de la vida con dos pequeñas gotas. El límite para la microfluídica es la imaginación. En la Argentina, esta disciplina es estudiada por el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN) CNEA-CONICET, donde se desarrollan dispositivos microfluídicos para diferentes aplicaciones.

La microfluídica es la ciencia y tecnología que utiliza sistemas que procesan o manipulan cantidades de fluidos extremadamente pequeñas por medio de canales que tienen desde algunos pocos hasta cientos de micrómetros (μm).

“Muchísimas disciplinas necesitan de la microfluídica, como el desarrollo de sensores, el análisis de muestras y la Biomedicina, y también se trata de una herramienta muy versátil para industrias y empresas”, asegura el licenciado en Física y doctor en Física, y además ingeniero en Materiales Martín Gonzalo Bellino, quien actualmente es investigador principal del CONICET y está a cargo del equipo del INN que desarrolla dispositivos microfluídicos.

El trabajo se realiza en la sala limpia del Centro Atómico Constituyentes, que también está disponible para otros grupos de investigación, empresas e industrias que requieran de sus instalaciones para realizar desarrollos de microfluídica.

“En esta sala se realiza la microfabricación de dispositivos. En ciencia, en principio todo tiende a tratar de entender o incluso copiar a la naturaleza y esto también abarca a trabajar con los fluidos, es decir por ejemplo con el agua y los gases”, explica Bellino.

Una de las utilidades de la microfluídica se conoce como “lab on a chip” o “laboratorio en un chip”. Se trata del futuro de los diagnósticos médicos. Una pequeña gota de un fluido corporal va a servir para diagnosticar una enfermedad o, incluso, una gotita de sangre va a alcanzar para realizar un hemograma completo. El dispositivo, diminuto y portátil, se podrá conectar a una aplicación del teléfono celular para leer los resultados.

“El dispositivo, por ejemplo, va a tener un sensor para sensar la glucosa, otro para los glóbulos blancos, otro para los rojos y otro para cada ítem que se necesite medir. Con una gota se puede sensar todo lo que el diseño y la imaginación permitan. Para esto es fundamental el transporte del fluido a cada parte minúscula del dispositivo donde se encuentra un sensor. Lo que significa que hay que transportar de manera efectiva el fluido en un dispositivo miniaturizado a tamaño milimétrico, para que pase por todos los procesos de sensado en el corazón del lab on a chip”, precisa Bellino.

El desarrollo de los dispositivos es el principal desafío y donde se realiza el fuerte de la inversión. “Una vez resuelto eso, la fabricación en serie de dispositivos es muy económica y es algo que ya se resolvió con los chips de microelectrónica”, observa Bellino, quien explica que, si bien ya existen dispositivos de microfluídica, aún no se ofrecen a nivel comercial masivamente.

Bellino señala que la microfluídica va a permitir que lo que hoy se practica en tubos de ensayo y micropipetas se convierta en una aplicación concreta. “Hay grupos de investigación que desarrollan sensado o detección, por ejemplo, de enfermedades o de contaminantes en el suelo, pero no avanzan hacia la aplicación comercial porque les hace falta el circuito de microfluídica. Por eso es que les ofrecemos la oportunidad de trabajar en la sala limpia del Centro Atómico Constituyentes, para que piensen en la aplicación de lo que hacen y lo conviertan en un producto que llegue al mercado”.

Como ejemplos concretos, menciona que se pueden hacer chips de microfluídica para fabricar medicamentos, con sistemas para controlar la mezcla de componentes para generar una droga farmacológica más pura de una manera muy precisa. Estos dispositivos también pueden servir para la industria cosmética, que comercializa cremas con diferentes nanopartículas o liposomas. “Con la microfluídica se mejoraría la fabricación y la calidad de estos productos”, afirma Bellino.

Los proyectos en marcha en el INN

En el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología se trabaja en varios proyectos de microfluídica. Uno de ellos es la creación de un dispositivo para generar microgotas y compartimentalizar fluidos. En otras palabras, se busca crear emulsiones controladas con gotitas de iguales características para que se les pueda introducir, por ejemplo, una célula o una nanopartícula. “En una emulsión se pueden atrapar células individualmente y estudiar sus procesos a través del tiempo. Las emulsiones también se usan mucho en la industria para procesos de catálisis, síntesis y sensado, entre otras aplicaciones”, dice Bellino.

Otro proyecto consiste en crear un laboratorio en un chip o plataforma para el diagnóstico precoz de enfermedades infecciosas. El primer desarrollo en marcha apunta a detectar leptospirosis, que si es diagnosticada en forma temprana es totalmente curable. La plataforma integra sensores magnéticos funcionalizados para que se les adhiera la biomolécula que marca la presencia de la enfermedad en el complejo biológico, que circula a través de circuitos microfluídicos.

Además, a través de la microfluídica, en el INN se busca copiar a la naturaleza como estrategia de desarrollo. “Se puede hacer que dos gotitas, cada una con sus particularidades, tengan un comportamiento ‘inteligente’ típico de los sistemas vivos -cuenta Bellino-. Un sistema vivo tiene la inteligencia para estudiar el entorno y después para actuar en consecuencia. También es capaz de un comportamiento autónomo y de direccionar sus acciones. En el laboratorio logramos que dos gotitas químicamente complementarias, una de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y la otra que hace de catalizador para que esa sustancia se descomponga, actúen de manera inusual y se vuelvan inteligentemente interactivas, asemejándose a fenomenologías típicas de los sistemas vivos. Se reconocen, interactúan, generan su propio movimiento y tienen una diferenciación de roles”.

El trabajo al que se refiere Bellino fue publicado en la revista Nature Communications.

Fuente: Sitio web CNEA