Instituto brasileño desarrolla laboratorios médicos integrados en microchips

Científicos trabajan en una tecnología destinada a aumentar la precisión de los análisis y facilitar su realización en lugares sin servicios de exámenes

Por Diego Freire

Agência FAPESP – Una tecnología que se encuentra actualmente en desarrollo en el Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares de Brasil (Ipen, por sus siglas en portugués), capaz de procesar estructuras minúsculas en materiales diversos con láseres de pulsos ultracortos, puede derivar en la creación de un dispositivo que integre diversas funciones de laboratorios médicos en un solo chip, para aumentar así la precisión de los análisis y facilitar la realización de exámenes en lugares carentes de servicios de laboratorio.

Este trabajo se lleva adelante en el marco de los proyectos intitulados Estación de micromecanizado con sistema láser de Ti:safira de femtosegundos amplificado y Sistema microfluídico completo, ambos con el apoyo de la FAPESP a través del Programa de Equipos Multiusuarios (EMU).

El lab-on-a-chip (LOC) hará posible el manipuleo de volúmenes muy bajos de fluidos diversos, del orden de los nanolitros, esto es, la milmillonésima parte de un litro. Microcanales del dispositivo transportarán y manipularán los fluidos, integrando procesos químicos y bioquímicos en los microsistemas de análisis automatizados del LOC.

“Esto simplificará los diagnósticos médicos, debido a que torna innecesaria toda la estructura de los métodos tradicionales, con lo cual disminuyen los costos y se expande el alcance del servicio, al tiempo que mejorará la precisión de los análisis y el estudio de procesos celulares complejos”, declaró Wagner de Rossi, coordinador del proyecto e investigador del Centro de Láseres y Aplicaciones (CLA) del Ipen, a Agência FAPESP.

La tecnología que podrá derivar en la fabricación del dispositivo se desarrollará mediante el micromecanizado con láser de femtosegundos, un tipo de fabricación que se vale de técnicas de precisión para producir micropiezas con dimensiones sumamente pequeñas.

“Ésta y otras innovaciones pueden llegar merced al surgimiento de aparatos cada vez menores y más livianos, con diversas ventajas competitivas para áreas tales como la medicina y la ingeniería, por ejemplo”, dijo Rossi.

Rossi también coordina el proyecto Temático Micromecanizado con láser de pulsos ultracortos aplicado a la producción y el control de circuitos optofluídicos, con el apoyo de la FAPESP, cuyo objetivo consiste en desarrollar en Brasil la capacidad de procesar materiales con láseres de pulsos ultracortos para diversas aplicaciones.

Parte de los recursos se destinará a la adquisición de una estación de trabajo para el micromecanizado con láser de femtosegundos y de un sistema microfluídico completo, aparatos necesarios para el desarrollo de la tecnología y que quedarán a disposición de investigadores de otras instituciones estaduales que actúen en el área, aparte del propio Ipen.

“En principio, la investigación apunta a desarrollar la capacidad de micromecanizado, la producción de estructuras del orden de los micrones en cualquier tipo de material. Posteriormente comenzaremos la construcción de circuitos microfluídicos, para integrarlos con componentes ópticos y desarrollar aplicaciones. Por ende, se trata de un proyecto completo, que se extiende desde la investigación básica hasta las aplicaciones”, explicó Rossi.

Diagnóstico de toxoplasmosis

De acuerdo con Rossi, entre las primeras aplicaciones del proyecto estarán la realización de ensayos inmunológicos y la producción de radiofármacos, empezando por el [18F]FDG, una sustancia fundamental para la tomografía PET, el método más moderno para la detección de cánceres y otras enfermedades.

“El Ipen fue pionero en la producción de ese radiofármaco, pero el proceso completo de síntesis tal como se lo hace actualmente, en 16 etapas, podrá optimizarse al efectuárselo en circuitos microfluídicos”, afirmó.

Para ello, el Centro de Radiofarmacia del Ipen proveerá los insumos necesarios para las pruebas y se encargará del control del análisis de los resultados obtenidos.

Esta tecnología también podrá emplearse en el desarrollo de una plataforma para el diagnóstico de la toxoplasmosis. “Un sistema microfluídico resultará en una plataforma de dimensiones tan reducidas que podrá disminuir considerablemente el consumo de reactivos y el tiempo de procesamiento de los análisis, que en el ensayo inmunoenzimático tradicional tarda horas”, dijo Rossi.

También de acuerdo con el investigador, podrá adaptárselo al lab-on-a-chip para su utilización junto con teléfonos inteligentes, y así ampliar su alcance.

“Las reacciones fisicoquímicas de las muestras en el microchip podrán transmitirse vía celulares hacia centros de referencia, para la realización de análisis y diagnósticos más complejos”, dijo.

Aparte de la FAPESP, las investigaciones cuentan con el apoyo del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MCTI), a través del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y de la Comisión Nacional de Energía Nuclear (CNEN).