Sistema de microchip incorpora un filtro que clasifica biomarcadores

El trabajo es importante porque podría ayudar la los científicos a detectar ciertas moléculas asociadas con las enfermedades favoreciendo potencialmente diagnósticos o tratamientos más tempranos.

El sistema de microchip tiene un filtro extremadamente pequeño, incorporado, que puede clasificar a través de corrientes continuas de líquidos biológicos, y separar proteínas con exactitud de acuerdo al tamaño. Los métodos de separación convencional emplean geles, que son más lentos y más laboriosos. El nuevo sistema de microchip podría clasificar las proteínas en minutos, en comparación con las horas necesarias en los sistemas de gel.

El sistema fue desarrollado por un equipo del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT; Cambridge, MA, EUA) liderado por el Profesor Jongyoon Han, y fue descrito en la edición de febrero 5, 2006 de la revista "Nature Nanotechnology”.

La tecnología nueva es un avance de una estructura unidimensional reportada por el mismo grupo de MIT el año pasado. La clave para este nuevo avance, llamado estructura de filtración anisotrópica de nanofluidos, es que los científicos han diseñado el filtro anisotrópico en dos dimensiones ortogonales (en ángulo recto), lo que permite una separación rápida en flujo continuo de la muestra biológica. Esto permite el aislamiento y recuperación continua de subconjuntos de las biomoléculas que los científicos quieren estudiar. Y esto aumenta la probabilidad de detectar inclusive el número más pequeño de moléculas en las muestras.

"Con esta tecnología podemos aislar proteínas interesantes de manera más rápida y eficiente. Y, puesto que puede procesar entidades tan pequeñas de relevancia biológica, tiene el potencial de ser usada como una estructura de filtración molecular genérica para un sistema más complejo, integrado de preparación y análisis de biomoléculas”, dijo el profesor Han.

El profesor Han y Jianping Fu diseñaron por lo tanto, el filtro anisotrópico que está incrustado en un chip de silicio. Una muestra biológica que contiene proteínas diferentes es colocada en un reservorio de muestra sobre el chip. La muestra es pasada a través del filtro del chip de manera continua. El chip tiene una red de canales de microfluidos que rodean el filtro, y la anisotropía (propiedad direccional) en el filtro hace que las proteínas de diferentes tamaños sigan trayectorias de migración diferentes, produciendo una separación de flujo continuo eficiente. El filtro actual tiene una hilera de filtros de nanofluidos de un ancho de aproximadamente 55 nm, o mil millonésimas de un metro.

"Las proteínas que se quieren clasificar deben tomar dos vías ortogonales. Cada vía está diseñada con diferentes características de filtración. Cuando las proteínas de diferentes tamaños son inyectadas en el filtro bajo campos eléctricos aplicados, se separarán en corrientes diferentes con base en el tamaño”, explicó el profesor Han. En el fondo del chip, las proteínas separadas son recolectadas en cámaras individuales. Después, los científicos pueden analizar las proteínas.

Una ventaja del microchip, es que puede tener muchos tamaños de poros diferentes, y a diferencia de los geles, es posible diseñar un tamaño de poro exacto para aumentar la exactitud de la separación. Esto, a su vez, puede ayudarles a los científicos a buscar los biomarcadores, o proteínas que pueden revelar que enfermedad está presente, y de esa manera ayudar con el diagnóstico y tratamiento de la enfermedad.





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