Nuevo chip de microfluidos puede detectar contaminación en muestras de 100 picolitros

Nuevo chip de microfluidos puede detectar contaminación en muestras de 100 picolitros


27 de junio de 2022

(Noticias de Nanowerk) Científicos del Instituto de Tecnología Láser de la Universidad de Osaka han desarrollado un prototipo de sistema de espectroscopia óptica de terahercios con un área de detección equivalente al área transversal de solo cinco cabellos humanos. Al medir el cambio en la longitud de onda de transmisión máxima de una fuente de radiación de terahercios, se puede medir la concentración de incluso pequeñas cantidades de impurezas disueltas en una pequeña gota de agua.

Este trabajo (Revista de Física: Fotónica«I-Design Terahertz Microfluidic Chip for Attomol-Level Sensing») podría dar lugar a sensores portátiles para aplicaciones como la detección temprana de enfermedades, el desarrollo de fármacos y el control de la contaminación del agua. Chip bioquímico de terahercios (THz) Fig. 1: Representación esquemática y fotografía del chip bioquímico de terahercios (THz) recientemente desarrollado. El chip está hecho de GaAs, un cristal óptico no lineal, y consta de cinco unidades de metamaterial y un solo microcanal en la superficie. Se genera una fuente de luz de THz similar a un punto mediante la irradiación con un láser de femtosegundo desde la parte posterior del cristal, que interactúa con la solución. (Imagen: Kazunori Serita)

La tecnología Lab-on-a-chip es un apasionante campo de investigación. La capacidad de analizar muestras de pacientes al lado de la cama o monitorear la calidad del agua en el campo con un monitor portátil es muy atractiva. Sin embargo, puede ser difícil lograr una fuerte sensibilidad a la concentración de los analitos objetivo de interés, particularmente cuando las muestras consisten en volúmenes muy pequeños de líquido.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka ha utilizado una fuente de radiación de terahercios patentada en un chip de microfluidos que contiene una estructura de metamaterial para cuantificar la cantidad de trazas de contaminación en el agua. «Con este sistema de laboratorio en un chip, pudimos detectar pequeños cambios en la concentración de trazas de etanol, glucosa o minerales en el agua al medir el cambio en las frecuencias de resonancia», dice el primer autor Kazunori Serita. Gráficos de cambio de frecuencia resonante en función de la concentración mineral en 85 picolitros de agua Fig. 2: Gráficas de cambio de frecuencia de resonancia en función de la concentración mineral en 85 picolitros de agua. Al observar la magnitud del cambio de la frecuencia de resonancia del agua pura, el soluto se puede detectar con una sensibilidad de 472 átomos. (Imagen: Kazunori Serita)

El «I-Design» consiste en una tira de metal con un espacio del tamaño de una micra entre otras tiras de metal. Se ordena periódicamente en una serie de cinco unidades formando una especie de «metaátomo» en el que la máxima transmitancia óptica varía en función de la presencia de trazas de contaminación de moléculas disueltas.

Este dispositivo es una aplicación de la tecnología de fuente de terahercios puntuales desarrollada previamente en la Universidad de Osaka. Una diminuta fuente de luz de terahercios fue generada por el punto de irradiación de un rayo láser pulsado de femtosegundos, que induce un modo de campo eléctrico estrechamente confinado en las regiones de brecha. Luego modifica la frecuencia de resonancia cuando un microcanal hecho en el espacio entre las tiras de metal se llena con la solución de muestra.

«Pudimos detectar solo 472 átomos de soluto en soluciones con volúmenes inferiores a 100 picolitros, lo que es un orden de magnitud mejor que los chips de microfluidos existentes», dice el autor principal Masayoshi Tonouchi. Este trabajo puede conducir a mejoras significativas en la detección portátil, tanto en términos de sensibilidad como de la cantidad de líquido requerida.



Related post

Los científicos de materiales descubren un nuevo mecanismo para aumentar la resistencia y la ductilidad de las aleaciones de alta entropía

Los científicos de materiales descubren un nuevo mecanismo para…

11 de agosto de 2022 (Noticias de Nanowerk) Un equipo de investigación codirigido por científicos de materiales de la Universidad de…
Nuevo diseño de nanopartículas que entrenan a las células inmunitarias para combatir el cáncer

Nuevo diseño de nanopartículas que entrenan a las células…

11 de agosto de 2022 (Noticias de Nanowerk) Científicos del Departamento de Bioingeniería y Terapéutica Avanzada de Órganos (Centro TechMed) publicaron…
Cómo Europa puede reducir ⅓ de sus necesidades de petróleo para 2030

Cómo Europa puede reducir ⅓ de sus necesidades de…

En el momento de la invasión ilegal de Ucrania por parte de Rusia, Rusia normalmente proporcionaba uno de cada cuatro barriles…

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.