Microscópios miniaturizados cabem dentro de um chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2010

Imagem ampliada de uma única lente, na prática, um dos "microscópios" do biochip.
[Imagem: Ken Crozier]

Usando uma placa de silicone contendo dezenas de lentes em miniatura, cientistas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, afirmam estar muito próximos de colocar a capacidade dos grandes microscópios usados em seus laboratórios no interior de um dispositivo não muito maior do que um chip de computador.

Na verdade, eles afirmam ser capazes de colocar dezenas de microscópios trabalhando simultaneamente dentro do chip.

O avanço, que representa o casamento da óptica de alto desempenho com a microfluídica, poderá ser a combinação perfeita para tornar as tecnologias do microlaboratórios mais poderosas e mais práticas.

Microfluídica

Os microlaboratórios, também conhecidos como biochips, são aparatos de análises químicas e biológicas completos, mas super miniaturizados, do tamanho de um chip de computador.

A microfluídica - a capacidade de manipular pequenos volumes de líquidos - está no coração da maioria dos biochips, que precisam dirigir os fluidos, reagentes e amostras, ao longo de canais mais finos do que a espessura de um fio de cabelo.

Esses dispositivos são capazes de filtrar e misturar os produtos químicos automaticamente, tornando-os ideais para a detecção de doenças e o monitoramento ambiental.

Microscópios em miniatura

Mas o desempenho desses dispositivos pode ser ainda maior se eles dispuserem de microscópios em miniatura em seu interior, que os permita analisar amostras biológicas ainda menores e com maior precisão.

Cada um dos círculos é uma lente observando os diversos microcanais de um biochip.
[Imagem: Ken Crozier]

A placa de detecção óptica agora apresentada pelos pesquisadores de Harvard cria um dispositivo microfluídico de processamento totalmente paralelo, capaz de analisar quase 200.000 gotas de amostra por segundo.

Segundo os pesquisadores, seu dispositivo é escalável e reutilizável e pode ser facilmente adaptado para diferentes tipos de análise.

"Em essência, nós integramos uma óptica de alto desempenho em um chip que contém também a microfluídica. Isto nos permite paralelizar a óptica do mesmo modo que um dispositivo microfluídico paraleliza a manipulação das amostras," afirma Ken Crozier, coordenador da pesquisa.

Microscopia paralela

Ao contrário de um sistema de detecção óptico típico, que utiliza a lente objetiva de um microscópio para analisar um único local dentro de um canal microfluídico, a nova placa foi projetada para detectar a luz vinda de múltiplos canais simultaneamente.

Em sua demonstração, uma matriz de 62 lentes construídas sobre a placa de silicone mediu um sinal de fluorescência das gotas que circulavam por 62 canais de um dispositivo microfluídico altamente paralelizado.

O dispositivo funciona criando um ponto de excitação focalizado no interior de cada microcanal da matriz e, em seguida, recolhe a emissão de fluorescência resultante das gotas que viajam através dos microcanais, literalmente tirando fotos das gotas conforme elas passam.

Filme das amostras

A série de imagens é gravada por um sensor de câmera digital, permitindo a observação em alta velocidade de todos os canais simultaneamente. Como cada elemento do conjunto é projetado para coletar a fluorescência de uma região bem definida do microcanal, evita-se a interferência entre os canais adjacentes.

O resultado final é um filme das gotículas circulando velozmente através dos canais, algo impossível de se fazer com os microscópios atuais, devido ao seu estreito campo de visão.

"Como nós temos essa abordagem massivamente paralela - efetivamente como se tivéssemos 62 microscópios - podemos obter muitas medições ao mesmo tempo", disse Crozier. "Esse dispositivo mostrou-se capaz de medir até 200.000 gotas por segundo, mas acho que podemos fazer ainda mais."

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