Micromáquinas “nadam” em microdispositivos

 

Em um estudo recente publicado na Nanoscale (Nanoscale, 2017,9, 6286-6290 – DOI: 10.1039/C6NR09750B) pesquisadores da universidade de Alcalá, na Espanha, descreveram uma integração bem-sucedida de micromotores baseados em nanotubos de carbono* a bordo de laboratórios de bolso para operações moleculares complexas. Esses micromotores ou micromáquinas são protegidos por uma camada resistente às proteínas e podem até nadar através de fluidos biológicos complexos por serem controladas por um campo magnético, além de realizarem detecção molecular baseada em fluorescência e transportar carga em plasma sanguíneo simulado.

Normalmente, os laboratórios de bolso requerem pequenas válvulas e bombas para manipular precisamente a amostra, porém esses mecanismos são substituídos por partículas semelhantes a foguetes. As micromáquinas podem mover-se em solução de peróxido de hidrogênio por quebra do peróxido sobre um catalisador de platina, produzindo um fluxo de condução de bolhas de oxigênio.

Segundo os autores do estudo essa nova engenharia micromotora possui considerável potencial para novos laboratórios de bolso baseados no transporte ativo, separação e cultura de bactérias seletivas e simultâneas, e muitos mais. Eles explicam que tal conceito pode ser estendido para a separação seletiva de bactérias e outras células relevantes.

As plataformas desenvolvidas não requerem mecanismos ou bombas externas para a sua operação eficiente, mantendo assim uma promessa considerável para a criação de sistemas portáteis de análise e que portanto podem ser utilizados nas pesquisas de engenheiros químicos nas ciências da vida.

A intenção dos pesquisadores é trabalhar em colaboração com hospitais para desenvolver um protótipo para o diagnóstico de sepse** em crianças recém-nascidas. “Esperamos que um dia este novo aparelho contribua para reduzir as altas taxas de mortalidade associadas a esta grave doença”, disse um dos pesquisadores.

Fonte: Chemistry World.


E a Microfluídica, querido leitor?

Esquema do microdispositivo e do processo de funcionamento. Imagem: Maria-Hormigos et al., 2017. DOI: 10.1039/C6NR09750B

Os microdispositivos foram fabricados em Polidimetilsiloxano (PDMS), possuindo reservatórios de 2 μm e microcanais de ~ 300 μm de largura. Na selagem do microdispositivo os pesquisadores utilizaram lâminas de vidro. Na imagem acima, nós podemos ver o funcionamento do microdispositivo.  A micromáquina captura a partícula (1), transporta pelos microcanais (2, 3) e entra (4) nos reservatórios do laboratório de bolso.

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* Nanotubos de carbono são folhas de grafeno enroladas de maneira a formar uma peça cilíndrica com diâmetro próximo de 1 nm. Dependendo de como a folha de grafeno é enrolada, os nanotubos podem apresentar propriedades metálicas ou semicondutoras. Em linha gerais, os nanotubos também apresentam: alta resistência mecância, alta flexibilidade, características elétricas e térmicas. Fonte: Fundacentro.

** O médico Drauzio Varella explica da seguinte forma o que é essa doença. “Sepse, ou sépsis, é uma doença sistêmica complexa e potencialmente grave. É desencadeada por uma resposta inflamatória sistêmica acentuada diante de uma infecção, na maior parte das vezes causada por bactérias. Essa reação é a forma que o organismo encontra para combater o micro-organismo agressor. Para tanto, o sistema de defesa libera mediadores químicos que espalham a inflamação pelo organismo, o que pode determinar a disfunção ou a falência de múltiplos órgãos, provocada pela queda da pressão arterial, má oxigenação das células e tecidos e por alterações na coagulação do sangue”. Segundo o médico qualquer pessoa pode desenvolver, no entanto, bebês prematuros, crianças com menos de um ano e idosos acima de 65 anos constituem o grupo de risco mais suscetível ao aparecimento da síndrome. Fonte: Drauzio Varella.

 

 

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Sobre Harrson S. Santana

Doutor em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) com enfoque em Microfluídica, Simulação Numérica e Biodiesel. É também especialista em Impressão 3D de microdispositivos. • Atuou como Prof. Dr. da Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) na área da Termodinâmica Aplicada e Operações Unitárias`; Foi Professor colaborador da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) na área de Microrreatores; Professor Visitante na Universidade de São Paulo (USP) e no Instituto ESSS. • Atuou como Pesquisador na UNICAMP nas áreas de Microfluídica, Manufatura Aditiva, Simulações Numéricas e Processos Químicos. • Ministrou Cursos e Workshops acerca de diversos temas, tais como Modelagem e Simulação de Dispositivos Microfluídicos e Impressão 3D de Dispositivos Microfluídicos, a convite de diversas instituições como Universidade Federal de Minas Gerais, Universidade Federal do Espírito Santo. Também foi palestrante convidado de diversas conferências nos temas de Biotecnologia, Energia, Microfluídica entre outros. • Foi editor dos livros "Process Analysis, Design, and Intensification in Microfluidics and Chemical Engineering" e "A Closer Look at Biodiesel Production". • Atualmente atua como editor convidado dos periódicos “JoVE Journal” e “Frontiers in Chemical Engineering”. • Participou até o momento de 18 projetos de pesquisa, como coordenador e integrante gerando como resultados 33 artigos científicos em importantes periódicos internacionais, 6 patentes depositadas e 7 programas de computador com registro no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). • É criador do blog Microfluídica & Engenharia Química, onde apresenta conteúdos dessas duas áreas e como elas influenciam a nossa sociedade. Seu interesse científico se concentra em fenômenos de transporte, engenharia das reações química, simulações numéricas de dispositivos microfluídicos aplicados em processos químicos, físicos e biológicos, impressoras 3D e bioimpressão, além de sistemas robóticos.

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