Um lar

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 184 (2023) Citar este artigo

4185 Acessos

3 citações

6 Altmétrico

Detalhes das métricas

A microfluídica de gotículas oferece uma plataforma a partir da qual foram propostas novas tecnologias de ensaio molecular digital, triagem de doenças, cicatrização de feridas e síntese de materiais. No entanto, as atuais tecnologias comerciais de geração, montagem e imagem de gotículas são muito caras e rígidas para permitir o ajuste rápido e amplo das características/cargas das gotículas. Esse gargalo da prototipagem rápida limitou a expansão de sua aplicação. Aqui, é apresentado um kit de microfluídica de gotículas de pipeta feito em casa e barato. Este kit inclui pontas de pipeta elípticas que podem ser fabricadas com uma ferramenta DIY simples (faça você mesmo), um chip de imagem de centro raso exclusivo baseado em fita ou impresso em 3D que permite rápida montagem/imobilização de gotículas em monocamada e geração de imagens com um sensor inteligente. câmera do telefone ou microscópio em miniatura. As gotículas são geradas por pipetagem manual ou automática sem bombas microfluídicas caras e vinculadas ao laboratório. O tamanho da gota e a viscosidade/tensão superficial do fluido podem variar significativamente devido aos nossos designs específicos de geração, montagem e imagem de gotas. A versatilidade deste kit de prototipagem rápida é demonstrada com três aplicações representativas que podem se beneficiar de uma plataforma microfluídica de gotículas: (1) Gotículas como microrreatores para reação de PCR com transcrição reversa para detectar e quantificar RNAs alvo. (2) Gotículas como microcompartimentos para o cultivo de espirulina e as alterações ópticas de cor/turbidez nas gotículas com espirulina confirmam o sucesso do cultivo fotossintético. (3) Gotas como modelos/moldes para síntese controlada de microgéis Janus compostos de poliacrilamida/ouro revestidos de ouro. O kit portátil de fácil fabricação e fácil de usar é, portanto, ideal para laboratórios de design, treinamento e educação.

A microfluídica de gotículas emergiu como uma ferramenta poderosa para uma variedade de aplicações multidisciplinares . Emocionantes tecnologias biotecnológicas propostas e comercializadas baseadas em microfluídica de gotículas incluem ensaio unicelular3,4, PCR digital de gotículas5,6, triagem rápida de câncer7,8, triagem de medicamentos ou imunoterapia9,10, triagem de suscetibilidade a antibióticos11, aloenxertos de ilhotas implantáveis12,13 etc. para essas e muitas outras aplicações, as gotículas são normalmente usadas como microrreatores, microcompartimentos ou modelos/moldes e um grande número delas garante as vantagens exclusivas da microfluídica de gotículas . Um bom exemplo é a reação em cadeia da polimerase digital em gotículas (ddPCR), que utiliza gotículas como microrreatores6,18. Simplesmente dividindo a mistura de reação de PCR em muitas gotículas uniformes, os ácidos nucleicos alvo são distribuídos nas gotículas de acordo com a distribuição de Poisson e podem ser subsequentemente quantificados para resolução de cópia única após amplificação por PCR . O desempenho aprimorado é aprimorado por um grande número de gotículas (104–106) que mitiga as influências de inibidores ou não-alvos e permite a quantificação absoluta sem a tediosa construção de curvas padrão20,21. Outro exemplo é o encapsulamento de células/microorganismos em gotículas ou microgéis derivados de gotículas que poderiam fornecer numerosos microcompartimentos com os microambientes biofísicos/bioquímicos adequados para estudo de alto rendimento de células individuais isoladas e microorganismos para agilizar a triagem e otimização em larga escala, mesmo com análise de ensaio sequencial permitida. por microgéis permeáveis13,22,23,24,25,26,27,28. Além de aplicações em microrreatores e microcompartimentos, gotículas como micromodelos/moldes têm sido sugeridas para a síntese de micro/nanomateriais macios e duros29,30,31. O tamanho diminuto controlado, a grande área superficial por unidade de volume, o confinamento e o grande número de gotículas permitem a síntese fácil de materiais com estruturas e funcionalidades desejadas devido à rápida segregação e efeitos de concentração introduzidos pelo alto gradiente de hidrofobicidade, forte interação surfactante/superfície e aglomeração efeitos32,33. A microfluídica de gotículas inspirou claramente várias tecnologias promissoras em diversas disciplinas.