Dispositivo de microfluidos podría mejorar análisis de biomarcadores

Un dispositivo de microfluidos podría ofrecer una alternativa más confiable para detectar biomarcadores en pacientes que enfrentan enfermedades como el cáncer o la malaria.

Los atributos físicos de las células son biomarcadores importantes en la medicina, ya sea para la extracción de las células tumorales circulantes de la sangre de un paciente de cáncer, o para medir la elasticidad de los glóbulos rojos de la sangre, debida a la infección de malaria.

Los científicos en el Instituto Real de Tecnología (KTH, Estocolmo, Suecia) propusieron un dispositivo de microfluidos que puede clasificar cápsulas elásticas con base en su deformabilidad. El dispositivo consta de un conducto encajado con un obstáculo semi-cilíndrico, y un difusor, con lo que se mejora aún más la capacidad de clasificación. El equipo de KTH utiliza simulaciones computacionales extensas para modelar un dispositivo de microfluidos que pueda clasificar las células en función de su elasticidad. El trabajo se basa en técnicas numéricas y capacidades computacionales desarrollados en la última década para manejar la complejidad de los flujos en microescala.

La mayoría de las técnicas de clasificación de células se basan en la diferencia entre las propiedades químicas de las células. El problema es que las propiedades químicas no les dan a los patólogos el cuadro completo. Dos células pueden tener propiedades químicas muy similares, pero diferentes propiedades físicas. El tamaño, la forma y la elasticidad o la capacidad de deformación, son atributos importantes que también permiten la clasificación de las células, siempre que se use el tipo correcto de dispositivo.

Los científicos demostraron que el dispositivo puede funcionar razonablemente bien en virtud de los cambios en la posición inicial de la cápsula. La eficiencia del dispositivo permanece esencialmente inalterada bajo pequeños cambios de la forma del obstáculo desde semicircular a semi-elíptica. El confinamiento a lo largo de la dirección perpendicular al plano del dispositivo aumenta su eficiencia. Este trabajo es el primer estudio numérico de clasificación de células mediante un dispositivo de microfluidos realístico.

Dhrubaditya Mitra, PhD, un profesor asistente de física teórica y uno de los coautores del estudio ofrece un ejemplo de por qué es importante la elasticidad. “Si usted está infectado con la malaria, la naturaleza física de los glóbulos rojos de la sangre cambian. Las células se vuelven más duras y los glóbulos rojos también se vuelven más duros a medida que envejecen. Estos glóbulos rojos más duros son filtrados por el bazo, que actúa como un tamiz. Los glóbulos rojos suaves pueden pasar a través de los huecos, pero los más duros no lo pueden hacer”. El estudio fue publicado en la edición del 20 de junio de 2014, de la revista Soft Matter.

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The Royal Institute of Technology