La microfluídica, el laboratorio en un chip - Conacyt - | La Crónica de Hoy
Facebook Twitter Youtube Jueves 09 de Marzo, 2017
La microfluídica, el laboratorio en un chip | La Crónica de Hoy

La microfluídica, el laboratorio en un chip

Conacyt -

Abraham Chávez y Jannu Casanova*

 

 

Hoy en día estamos viviendo una etapa de transición tecnológica que nos continúa sorprendiendo; actualmente los nuevos desarrollos tecnológicos están incorporando una cantidad mayor de funciones en un diminuto espacio, tal y como lo vemos en los teléfonos celulares  y otros dispositivos móviles.

El desarrollo de nuevos materiales, las nuevas tecnologías de fabricación y una mejor comprensión de los fenómenos físico-químicos y bioquímicos en escala molecular han dado pie a la creación de nuevas disciplinas como la nanotecnología, la microelectrónica y la microfluídica, entre otras. Mientras que las primeras dos son más conocidas e intuitivas de entender, la microfluídica es en gran parte desconocida en México.

De manera general, la microfluídica consiste en la manipulación de líquidos en espacios de escala micrométrica (menores a un milímetro). Dicha manipulación puede lograrse, por ejemplo, fabricando pequeños canales a través de los cuales se bombea el líquido. Otra opción es usar la fuerza capilar para hacer fluir el líquido a través de materiales porosos, como los papeles usados en las pruebas de embarazo.  En las últimas dos décadas, la microfluídica ha cobrado importante relevancia en el área de investigación como plataforma para el desarrollo de nuevos sistemas analíticos de ensayo biológico portátiles (point of care) y aplicaciones en la industria química, biotecnológica, farmacéutica, energética, y aero-espacial entre muchas otras. Las principales ventajas de este esquema son un bajo consumo de reactivos, muestras y energía en un mínimo espacio.

 Como ejemplo imagine usted que necesita realizarse algún estudio clínico. Normalmente estos análisis requieren de equipo de laboratorio especializado y de personal capacitado para operarlo y poder generar información confiable. Gracias a la microfluídica, en un futuro este tipo de estudios podrán realizarse de manera simple y automatizada a través de un chip que requerirá de una minúscula muestra para realizar el estudio y que será capaz de generar una respuesta rápida y confiable.  De hecho, un ejemplo ya es común entre nosotros: la detección de glucosa en pacientes diabéticos. Hoy millones de diabéticos en el mundo monitorean sus niveles de glucosa ellos mismos rutinariamente. Basta un pinchazo al dedo y leer el número en una pantalla. Sin embargo, a pesar del éxito rotundo de los glucómetros, otros estudios y muestras más complejas requieren pasos más elaborados en su análisis. Es ahí donde se encuentra el mayor potencial de esta tecnología denominada ”lab-on-a-chip” (laboratorio en un chip) o microsistemas de análisis total (µTAS).

Otra aplicación inmediata corresponde a la fabricación de microdispositivos de generación y aprovechamiento de energía, comúnmente denominados powerMEMS (sistemas microelectromecánicos de energía). Éstos incluyen, por ejemplo, dispositivos que utilicen algunas gotas de líquidos combustibles de alta abundancia, como el etanol, metanol, glucosa, o etilenglicol, para proporcionar suficiente energía a dispositivos electrónicos de bajo consumo.  Incluso es posible diseñar dispositivos implantables alimentados por la energía  generada a partir de fluidos corporales como la sangre, orina y sudor a través de celdas de combustible microfluídicas biocompatibles (bioMEMS).

Ésta no es tecnología del futuro, es tecnología del hoy y que además está siendo desarrollada en el país. Sin embargo, el salto de prototipos de prueba a la comercialización de estas tecnologías es uno de los retos más grandes de la microfluídica a nivel mundial. Por lo tanto, se requieren grandes esfuerzos de integración científica y tecnológica que faciliten la producción masiva de estos dispositivos. En México, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) ha impulsado el desarrollo científico y tecnológico del país a través de varios instrumentos. Entre ellos se encuentran los Laboratorios Nacionales cuyo objetivo es equipar con infraestructura especializada a las instituciones de ciencia, tecnología e innovación para expandir sus capacidades de servicio técnico, académico y de investigación con estándares de calidad internacional.

En el año 2016 se estableció el Laboratorio Nacional de Micro y Nanofluidica (labmyn.mx). El Labmyn tiene su sede en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (cideteq.mx) y como instituciones asociadas a la Universidad Autónoma de Querétaro (ingenieria.uaq.mx), el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (cimav.edu.mx) y el Centro de Investigación en Química Aplicada (ciqa.edu.mx). El Labmyn cuenta con instrumentación de alta tecnología especializada en la  microfabricación de dispositivos microfluídicos. Debido al pequeño tamaño de las estructuras fabricadas, estas herramientas se encuentran en un área con un ambiente libre de polvo, llamado cuarto limpio (o sala blanca). Asimismo se cuenta con herramientas de análisis para probar el desempeño de los dispositivos en  las aplicaciones para las que fueron diseñados. Específicamente, los investigadores del LABMyN tienen una amplia trayectoria en sistemas para la generación de energía (powerMEMS),  (bio)sensores, y síntesis de materiales y nanopartículas. El laboratorio ofrece además servicios de diseño y fabricación de dispositivos microfluidicos para los sectores académico e industrial y la formación de recursos humanos especializados, participando en dos programas de posgrado.

México ahora tiene la posibilidad de dirigir investigación y desarrollo tecnológico en microfluídica a través de un laboratorio a la altura de los más reconocidos en  instituciones y universidades internacionales. Asimsmo, el LABMyN cuenta con colaboradores nacionales (CINVESTAV, IER-UNAM, IPICYT, UAZ, entre otros ) e internacionales (INRS Canadá, CNR-ITAE Italia, INL y Universidad de Poitiers Francia, Universidad de Southampton Inglaterra, Universidad de la Habana Cuba) para enfrentar los retos globales que estos avances implican. Aunque la creación del LABMyN es reciente, el crecimiento e impacto internacional que busca lograr será gracias al interés y participación de personas, instituciones y empresas que tengan alguna idea o aplicación y que busquen explotarla a través de esta tecnología. Es por ello que se hace una cordial invitación a visitar el sitio web y contactar al personal involucrado.

 

* Doctor Abraham Ulises Chávez Ramírez, investigador del CIDETEQ. achavez@cideteq.mx.
Doctor Jannu Ricardo Casanova Moreno, investigador del CIDETEQ. jcasanova@cideteq.mx

 

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