Dispositivos de microfluidos creados de componentes comunes

Se combinaron una lámina de vidrio, láminas de plástico y cinta adhesiva de doble cara para crear un generador de gradiente basada en difusión, una herramienta que rápidamente evalúa cómo las concentraciones cambiantes de sustancias químicas específicas afectan a las células vivas.

La exposición de una matriz de células cultivadas a un gradiente químico proporciona una solución en donde la concentración química cambia gradualmente y de manera predecible a través de la matriz. Tales gradientes son una forma rápida, de alto rendimiento para evaluar el efecto sobre el crecimiento o la toxicidad celular.

Creado por el ingeniero Javier Atencia del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, Gaithersburg, MD, EUA) el generador de gradiente se construye en capas, con cada sección colocado de manera precisa con una lengüeta de alineación. La base es un portaobjetos de vidrio, sobre la cual está unida una tira de cinta de doble cara cortada para tener una fila de cuatro canales de tamaño micrométrico. Encima de esto se coloca una tira de poliestireno cortado para tener dos líneas cada una con cuatro pequeños "pozos" circulares en el que cada par se alinea con los extremos del canal por debajo de ella. La siguiente capa es otra tira de cinta de doble cara, esta vez con un corte de canal en forma de Y en ella para servir como la trayectoria de flujo para el gradiente químico. Finalmente, una tira de Mylar cortada para tener un canal Y idéntico sirve como la tapa.

La tapa de bisagra permite el acceso a los pozos para la adición de células de prueba. Una vez hecho esto, se baja y ajusta la tapa, sellando el generador de gradiente. El flujo de fluido hacia dentro y fuera del sistema se realiza mediante conectores magnéticos. Bajo presión constante, el flujo asegura una corriente permanente a través del dispositivo y crea un gradiente de difusión en cada canal enterrado. Las células en los canales están expuestas simultáneamente a un rango de concentraciones químicas de alto a bajo.

Los sistemas convencionales de microfluidos mezclan los fluidos generalmente mediante el bombeo de los mismos en un movimiento circular o torciéndolos y doblándolos juntos. El gradiente del nuevo sistema de NIST es creado por la difusión - el suave movimiento de la materia, desde un punto a otro, por el movimiento molecular al azar. Esto reduce mucho el riesgo de que las células sean arrastradas o dañadas por las fuerzas de cizallamiento en el fluido de ensayo.

El dispositivo fue probado cargándolo con células genéticamente modificadas para producir grandes cantidades de la proteína verde fluorescente (GFP) y luego se introdujo cicloheximida (CHX), un químico que apaga los ribosomas, las fábricas de proteínas de la célula. Las células expuestas a la toxina rápidamente detuvieron la síntesis de GFP, disminuyendo la fluorescencia por una cantidad directamente relacionada con la concentración de CHX.

Esto es lo que los científicos observaron en los ensayos del generador de gradiente. Las células fueron expuestas tres veces a CHX, y cada vez, el nivel de fluorescencia de GFP aumentaba a medida que la concentración de CHX en el gradiente disminuye, y viceversa.

El nuevo dispositivo se describe en la edición de 2012 de la revista Lab-on-a-Chip.


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National Institute of Standards and Technology