Em termos gerais, Microfluídica pode ser definida como o estudo de escoamentos simples ou complexos, mono ou multifásicos, que circulam em microssistemas artificiais, ou seja, sistemas fabricados com dimnsões micrométricas1.
Uma vantagem chave da microfluídica é a capacidade de lidar com quantidades muito reduzidas de material biológico, como sangue ou saliva. Isso pode ser especialmente útil para testes diagnósticos com pequenas amostras. Ao permitir que pesquisadores e clínicos manipulem e analisem pequenos volumes de material biológico com alta precisão e acurácia, a microfluídica está ajudando a impulsionar avanços em diagnósticos, descoberta de medicamentos e medicina personalizada.
Dentro dos diagnósticos, a microfluídica é amplamente utilizada ao desenvolver sistemas de ponto de atendimento, que podem ser usados para detectar rapidamente doenças ou condições em um ambiente clínico. Esses dispositivos podem ser projetados para serem portáteis, com preços reduzidos por teste, fáceis de usar e rápidos na obtenção de resultados, tornando-os ideais para situações de emergência.
Desafio “óbvio” da Microfluídica
A microfluídica é um campo excitante e em rápida evolução com enorme potencial para revolucionar a forma como abordamos a saúde, recebendo muita atenção da mídia, academia e capitalistas de risco. Embora existam dispositivos começando a penetrar no mercado, a realização desses benefícios pode não refletir ainda o dinheiro e o esforço que estão sendo investidos.
Um desafio óbvio que atrai grande parte do esforço e atenção durante o desenvolvimento é o dispositivo microfluídico (ou ‘chip’) em si. A interação entre a dinâmica dos fluidos, a química de superfície e as técnicas de microfabricação, além de entender a física e química subjacentes, fazem dele um obstáculo técnico que absorve muita atenção.
Além disso, a exigência de resultados confiáveis, reprodutíveis e escaláveis requer um equilíbrio e otimização cuidadosos dos esforços ao longo do processo de design e desenvolvimento.
No entanto, o ‘chip’ microfluídico é apenas uma pequena parte do sistema maior e a integração desses dispositivos com outros componentes e requisitos pode ser um desafio.
Além do Chip: Aspectos Cruciais na Microfluídica
Existem alguns aspectos dos sistemas microfluídicos que ficam ‘fora do chip’ e que não devem ser ignorados:
Integração do Sistema: Em muitos casos, os sistemas microfluídicos devem ser integrados a sistemas externos, como bombas, válvulas e sensores.
Interfaces: O fluxo do fluido é impulsionado por gradientes de pressão. Projetar conexões e interfaces fluidas que sejam limpas, confiáveis, à prova de vazamentos e fáceis de usar pode ser um desafio de engenharia significativo.
Controles (sensoriamento e feedback): Para alcançar o controle em loop fechado sobre os sistemas microfluídicos, muitas vezes é necessário incorporar sensores e mecanismos de feedback. Isso pode ser desafiador devido ao pequeno tamanho do sistema, o que pode exigir o desenvolvimento de tecnologias de sensoriamento especializadas que possam operar na microescala.
Estabilidade e robustez: Os sistemas microfluídicos podem ser sensíveis a alterações nas condições ambientais, como temperatura, umidade e vibração. Desenvolver sistemas estáveis e robustos requer o design cuidadoso de componentes e materiais, além de algoritmos de controle avançados.
Introdução da amostra: A introdução de amostras biológicas nos dispositivos microfluídicos apresenta desafios como preparação, manuseio e armazenamento de amostras; volume e concentração da amostra; contaminação e reatividade cruzada; e desenvolvimento e validação de ensaios.
Esses desafios devem ser cuidadosamente gerenciados para garantir que os dispositivos microfluídicos produzam resultados confiáveis e precisos.
Interface e experiência do usuário: Em um ambiente clínico ou de pesquisa, os dispositivos microfluídicos devem ser fáceis de usar e intuitivos para os usuários finais. Desenvolver interfaces de usuário que sejam claras, concisas e forneçam feedback relevante pode ser um desafio de design significativo.
Aprovação e adoção: Embora haja razões para ser positivo sobre os sistemas se tornando mais abertos e eficientes, é justificadamente lento e avesso ao risco. Tornar tudo mais fácil para todos os envolvidos, entendendo seu mercado e planejando seu caminho de aprovações desde o início.
A Complexidade dos Desafios Microfluídicos
Estes são apenas alguns dos desafios envolvidos e a complexidade desta paisagem de desenvolvimento ajuda a explicar a lacuna entre a inovação e a implementação de tais dispositivos nos laboratórios, empresas e indústrias.
No entanto, os benefícios potenciais da microfluídica tornam a jornada de desenvolvimento um investimento proposital e impactante de tempo e energia, então não há dúvida de que é o futuro.
A questão é: como trazemos tais dispositivos para o mercado de forma mais eficiente e eficaz?
Estratégia: Ter uma estratégia clara e bem comunicada é crucial para garantir que o dispositivo atenda à sua aplicação e requisitos pretendidos. Ajuda a identificar os desafios, recursos e marcos necessários para um desenvolvimento bem-sucedido.
Lembre-se de que uma estratégia precisa ser flexível e adaptável.
Colaboração: reunir especialistas de diferentes disciplinas com habilidades e conhecimentos complementares é essencial, pois permite a integração de perspectivas diversas, que podem levar a soluções mais criativas e inovadoras para desafios complexos.
Em qualquer desenvolvimento de dispositivo, poucos desses desafios estão sendo resolvidos pela primeira vez. Se startups, multinacionais, prestadores de serviços, fornecedores e indústria conseguirem encontrar maneiras de trabalhar juntas de forma mais eficiente e eficaz, então os esforços no campo da microfluídica têm mais chances de serem recompensados.
Nota do editor do Blog
Apesar dos desafios presentes no campo da microfluídica, o potencial desta tecnologia é indiscutível. À medida que continuamos a avançar nesta área, com estratégias claras e colaboração efetiva, veremos um impacto significativo na forma como abordamos a saúde e a medicina. A microfluídica é indiscutivelmente o futuro – a questão é como podemos trazer esses dispositivos para o mercado da forma mais eficiente e eficaz possível. Este é um enigma que os pesquisadores e engenheiros estão resolvendo e continuaremos a ver avanços nesta área nos próximos anos.
Fonte:
ICGreen, S. (2023). Thinking outside the chip: Designing and developing microfluidics. [online] Med-Tech Innovation. Available at: https://www.med-technews.com/medtech-insights/medtech-materials-and-assembly-insights/thinking-outside-the-chip-designing-and-developing-microflui/ [Acessado em 1 de junho de 2023].
O conteúdo foi editado para estilo e comprimento.
Referências:
Introduction of Microfluidics (2005). Oxford University. Disponível aqui!
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