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Que é Digital Microfluidics (DMF)?

O microfluidics de Digitas (DMF) é uma tecnologia emergente poderosa que utilize a manipulação precisa das gotas no microlitro à escala do nanoliter para conseguir análises complexas do laboratório.

Laboratório-em-um-microplaquetafoto da ciência | Shutterstock

DMF é usado frequentemente em combinação com outras ferramentas analíticas como a espectrometria em massa, a colorimetria, a análise electroquímica, e o electrochemiluminescence.

Os procedimentos de laboratório complexos podem ser conseguidos combinando e repetindo diversas operações em uma série de níveis em uma série de etapas. O mecanismo básico assemelha-se àquele de uns protocolos mais convencionais, mas os volumes envolvidos são muito menores, e o processo é automatizado altamente.

A produção de microdroplets e de sua manipulação nesta tecnologia é governada pelos três princípios de electrowetting, de dielectrophoresis, e dos fluxos immiscible-fluidos.

Princípios fundamentais de DMF

DMF confia na formação de gotas causadas pela tensão de superfície de um líquido. Mais hidrofóbica a superfície, menos permeável é por um líquido.

Hydrophobicity pode gerado usando um campo elétrico, um processo conhecido como Electrowetting no dielétrico (EWOD). A aplicação deste campo elétrico cria o hydrophilicity polarizado da superfície de um líquido, que aplaine gotas. O lugar de tal polarização é controlado para produzir um inclinação da tensão que faça deslocamento controlado da gota para ocorrer através da superfície da plataforma do microfluidics.

A instalação de uma plataforma de DMF é baseada nas carcaças, os eléctrodos e a sua configuração, o dielétrico no uso e na sua espessura, as camadas hidrofóbicas, e tensão aplicada. Os eléctrodos individuais estão modelados em uma disposição na camada inferior, quando um eléctrodo contínuo estar presente na camada superior.

Um material dieléctrico (tal como o vidro) cerca os eléctrodos inferiores da camada e é responsável para a acumulação de inclinações da carga e de campo elétrico. A camada superior é revestida tipicamente com uma camada hidrofóbica para criar a baixa energia de superfície no ponto do contacto do microdroplet.

Quando uma tensão é aplicada, os eléctrodos estão activados, fazendo com que a gota de superfície torne-se mais ou menos wettable. Se um eléctrodo próximo está activado por uma tensão do controle quando subjacent estiver desactivado, a gota mover-se-á. Assim a gota pode ser manipulada ao longo da linha de eléctrodos por SHIFT no potencial elétrico ao longo da disposição linear.

Avanços recentes no microfluidics digital

O movimento 3D das gotas que é permitido pelo microfluidics digital permite que duas tarefas diferentes sejam realizadas simultaneamente pelo dispositivo. Isto abriu aplicações biológicas extensivamente fazendo dois ambientes acessíveis à gota. Além, o tamanho da microplaqueta é reduzido, e este dá a maior liberdade para o projecto da plataforma.

Um outro método chamado actuação todo-terreno da gota pode ser útil para o transporte da gota sobre superfícies não-convencionais tais como formas curvadas, invertidas, ou não-horizontais.

Que são as vantagens do microfluidics digital?

O microfluidics de Digitas, igualmente chamado tecnologia da laboratório-em-um-microplaqueta, tem vantagens numerosas na pesquisa das ciências da vida. Estes incluem seu potencial alto para a mobilidade e sua redução profunda na quantidade (frequentemente raro ou caro) de reagentes ou de amostras consumidos.

Outros benefícios importantes incluem a capacidade de produção alta que os sistemas micofluidic digitais oferecem e a falta da potência que exige, devido a seu tamanho pequeno.

Aplicações do microfluidics digital

Os dispositivos microfluidic de Digitas são usados tipicamente para separar e extrair analytes do interesse, usando partículas magnéticas, a pinça óptica, a extracção do líquido-líquido, ou efeitos hidrodinâmicos.

Por exemplo, uma gota pode ser movida através de uma disposição de eléctrodo no dispositivo de DMF para um eléctrodo magnético onde as partículas magnéticas functionalized de modo que possam ligar ao analyte do alvo.

No passo seguinte, a gota é movida sobre o ímã e o campo é eliminado para permitir a suspensão da partícula na gota. O campo magnético está trazido então de volta a imobiliza as partículas quando a gota for movida sobre. Repetir o processo com amortecedores da lavagem e da eluição rende o analyte puro.

Este procedimento foi realizado usando os anticorpos anti-humanos da albumina de soro, demonstrando o potencial de DMF na imunologia.

A extracção de princípios biológicos é frequentemente difícil devido aos volumes de amostra pequenos usados em DMF. Contudo, a combinação de DMF com os sistemas macrofluidic pode contornear este obstáculo.

DMF foi aplicado igualmente para criar dispositivos do immunoassay, que extremamente simplifica e estende o procedimento complicado a entrega, pela mistura, a incubação e pelo lavagem automatizados do analyte na microplaqueta próprio no caso dos immunoassays heterogêneos. Alguns exemplos incluem a detecção de insulina, de troponin mim, de TSH (hormona deestimulação) e de um estradiol humanos de 17 β.

Adicionalmente, DMF pode ser acoplado com espectrometria em massa para reduzir o uso do solvente e do reagente, ao reduzir o momento necessário para a análise.

Outros campos de aplicação incluem a espectroscopia da ressonância magnética nuclear, síntese química nas reacções em escala reduzida para produzir o peptidomimetics ou os projétis luminosos do ANIMAL DE ESTIMAÇÃO, que são exigidas em quantidades do nanogram. Isto acelera o processo e permite-o a automatização ao reter a eficiência 90-95% das sínteses em grande escala tradicionais.

Fontes

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Last Updated: Feb 6, 2019

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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