Lentes líquidas criam lasers flexíveis no interior de um biochip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/05/2009

Esquema do funcionamento das lentes líquidas, que farão o papel dos lasers usados na pinças ópticas, funcionando no interior de biochips.
[Imagem: Mao et al./Lab on a Chip]

Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica para fabricar lentes que podem se ajustar às necessidades de manipulação da luz, abrindo um campo totalmente novo de aplicações em biochips.

As lentes convencionais possuem distâncias focais determinadas no momento de sua fabricação, o que as torna capazes de focalizar a luz apenas a distâncias fixas. Para mudar a direção da luz, ou para focalizar um objeto qualquer, a lente inteira deve ser movimentada.

Lentes líquidas e biochips

Esse problema pode ser contornado com as lentes líquidas, que podem ser ajustadas para focalizar e dirigir a luz à vontade. Mais do que uma solução técnica para um problema específico, essas lentes permitirão a criação de um campo totalmente novo, sobretudo em biochips extremamente miniaturizados.

No interior dos biochips, as lentes fluídicas serão utilizadas para contar células, testar moléculas e manipular objetos microscópicos por meio de uma técnica chamada pinças ópticas, que utilizam a luz para capturar e mover objetos muito pequenos.

Elas poderão ser úteis também em equipamentos médicos, acabando com a necessidade de se mover a extremidade de uma sonda e eliminando o desconforto associado com os exames como as endoscopias, que dependem da movimentação do endoscópio para focalizar as imagens.

Lente com distância focal variável

Todas essas possibilidades advêm do fato de que as lentes fluídicas, ou líquidas, podem alterar seu comprimento focal ou a direção da luz em menos do que um segundo, sempre fixas no mesmo lugar. E elas podem ser fabricadas extremamente miniaturizadas, no interior dos biochips.

As lentes líquidas criadas pela equipe do professor Tony Jun Huang usam água e uma solução de cloreto de cálcio, um material cujas propriedades ópticas são bem documentadas. Mas diversas outras soluções poderão ser usadas, de acordo com a aplicação.

Na verdade, a escolha da solução no interior da lente líquida é o elemento chave para o seu bom funcionamento. "Há inúmeras possibilidades em relação aos fluidos que podemos usar. A maioria das soluções muda seu índice refrativo se a concentração muda," explica Huang.

Fluxos ajustáveis

As lentes líquidas são formadas por minúsculos fluxos de cloreto de cálcio circundados por dois fluxos ajustáveis de água. Aumentando ou diminuindo o fluxo de água, os pesquisadores demonstraram ser possível encurtar ou aumentar a distância focal das lentes.

A distância focal muda porque a quantidade de difusão do cloreto de cálcio na água muda e altera o índice de refração do fluido. Os pesquisadores podem levar o ponto focal de um lado para o outro da lente alterando o fluxo de água de um dos lados.

"Com esses dois movimentos combinados, nós temos a capacidade de dirigir a luz para qualquer ponto no interior do dispositivo," diz Huang. Essa livre movimentação permitirá a incorporação de pinças ópticas no interior dos biochips, que passarão a ser capazes de capturar e estabilizar células para análise.

As pinças ópticas atuais usam feixes de laser focalizados, equipamentos complexos, grandes e caros e virtualmente impossíveis de se miniaturizar ao nível permitido pelas novas lentes líquidas.

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