Lab-on-a-chip, quase um milagre da microeletrônica

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Por Ethevaldo Siqueira

Lab-on-a-chip é um dispositivo também conhecido como sistema micro-analítico-total ou dispositivo de microfluidos, e que pode integrar as funções de laboratório miniaturizados em um único chip ou microprocessador, com o uso volumes extremamente pequenos de líquidos, da ordem de nanolitros a picolitros.

O Lab-on-a-chip elimina a necessidade de equipamentos caros e pessoal altamente treinado recursos que não estão disponíveis em muitas áreas onde a epidemia de HIV é mais grave. O dispositivo utiliza apenas uma gota de sangue. Ele separa os glóbulos vermelhos que transporta oxigênio dos glóbulos brancos que combatem doenças. Em seguida, ele isola e conta os linfócitos CD4 dentre as células brancas.

lab chip

Após o desenvolvimento dos primeiros dispositivo de microtecnologia (por volta de 1954) para a realização de estruturas semicondutoras integradas para chips microeletrônicos, essas tecnologias baseadas em litografia foram logo aplicadas na fabricação de sensores de pressão (1966) também. Devido ao desenvolvimento desses processos geralmente limitados de compatibilidade com CMOS , uma caixa de ferramentas tornou-se disponível para criar estruturas mecânicas de tamanho micrométrico ou submicrométrico em pastilhas de silício também: a era dos Sistemas Microeletromecânicos (MEMS) havia começado.

Ao lado de sensores de pressão, sensores de airbag e outras estruturas mecanicamente móveis, foram desenvolvidos dispositivos de manuseio de fluidos. Exemplos são: canais (conexões capilares), misturadores, válvulas, bombas e dispositivos dosadores. O primeiro sistema de análise LOC foi um cromatógrafo de gás, desenvolvido em 1979 por SC Terry na Universidade de Stanford.

No entanto, apenas no final da década de 1980 e início da década de 1990 a pesquisa LOC começou a crescer seriamente, à medida que alguns grupos de pesquisa na Europa desenvolveram microbombas, sensores de fluxo e os conceitos para tratamentos integrados de fluidos para sistemas de análise. [4] Esses conceitos do µTAS demonstraram que a integração das etapas de pré-tratamento, geralmente feita em escala de laboratório, pode estender a funcionalidade do sensor simples para uma análise laboratorial completa, incluindo etapas adicionais de limpeza e separação.

Um grande impulso na pesquisa e no interesse comercial veio em meados da década de 1990, quando as tecnologias µTAS acabaram por fornecer ferramentas interessantes para aplicações genômicas , como eletroforese capilar e microarranjos de DNA . Um grande impulso no apoio à pesquisa também veio dos militares, especialmente da DARPA (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa), por seu interesse em sistemas portáteis de detecção de agentes de guerra bioquímica. O valor agregado não se limitou apenas à integração de processos de laboratório para análise, mas também às possibilidades características de componentes individuais e à aplicação a outros processos de laboratório não analíticos. Portanto, o termo "Lab-on-a-Chip" foi introduzido.

Embora a aplicação de LOCs ainda seja nova e modesta, um interesse crescente de empresas e grupos de pesquisa aplicada é observado em diferentes campos, como análise (por exemplo, análise química, monitoramento ambiental, diagnóstico médico e celomática), mas também em química sintética (por exemplo, triagem rápida e microrreatores para produtos farmacêuticos).

Além de outros desenvolvimentos de aplicação, a pesquisa em sistemas LOC deve se estender para a redução de escala de estruturas de manuseio de fluidos, usando nanotecnologia . Canais submicrométricos e nanométricos, labirintos de DNA, detecção e análise de uma única célula, e nano-sensores, podem se tornar viáveis, permitindo novas formas de interação com espécies biológicas e grandes moléculas. Muitos livros foram escritos que cobrem vários aspectos desses dispositivos, incluindo o transporte de fluidos, propriedades do sistema, técnicas de detecção e aplicações bioanalíticas.

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