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Aug 30, 2023

Máquina de estados finitos implementada como circuito neumático utilizando válvulas de microfluidos para crear laboratorio

Informe del 5 de junio de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

Informe del 5 de junio de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Un grupo de ingenieros bioquímicos, Siavash Ahrar, Manasi Raje, Irene Lee y Elliot Hui de la Universidad de California, Irvine, ha desarrollado una máquina de estados finitos (FSM) implementada como un circuito neumático que utiliza válvulas de microfluidos para construir un laboratorio en un -chip. Su trabajo se publica en la revista Science Advances.

En los últimos años, los ingenieros bioquímicos y mecánicos han estado trabajando hacia el objetivo de automatizar muchos de los procesos químicos que actualmente se realizan a mano: técnicos de laboratorio capacitados que utilizan pipetas para determinar la concentración de una sustancia química disuelta en un líquido, por ejemplo. Automatizar estas tareas no sólo las haría menos costosas, sino que también podría acelerar las cosas, ofreciendo potencialmente resultados de laboratorio médico en minutos en lugar de horas. Con ese fin, los ingenieros han estado trabajando en la construcción de lo que llaman un laboratorio en un chip. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha aplicado la neumática al problema.

Muchos procesos químicos implican el movimiento de líquidos. Los investigadores intentaron utilizar la presión del agua en lugar de la electricidad al construir circuitos para su uso en un posible laboratorio en un chip. Crearon un pequeño sándwich compuesto por paneles de vidrio como pan y una lámina de silicona como interior. Pero antes de hacer su sándwich, grabaron los paneles de vidrio para permitir que pasara el líquido y hicieron agujeros en la lámina de silicona para conectar los canales en los paneles de vidrio.

Para representar los conocidos ceros y unos utilizados en los FSM, el equipo utilizó la presión: la presión atmosférica regular representaba un cero y la presión inducida por el vacío representaba un uno. Los programas de codificación se lograron haciendo agujeros en la lámina de silicona que recuerdan a las tarjetas perforadas utilizadas en los primeros días de las computadoras.

Luego, el equipo probó su idea creando un laboratorio en un chip simple de cuatro bits, programado para realizar diluciones en serie, determinando la concentración de una sustancia química en una solución. El equipo demostró que dispositivos de microfluidos como el suyo podrían algún día usarse para fines tales como analizar la sangre no solo para detectar virus como el SARS-CoV-2, sino también sus concentraciones.

Más información: Siavash Ahrar et al, Computadoras neumáticas para el control integrado de microfluidos, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg0201

Información de la revista:Avances científicos

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