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Viernes, 1 mayo 2015
Ingeniería

Microchips multifuncionales adaptados a demanda

Científicos del CSIC y de la Universidad de Barcelona, en España, han desarrollado microchips que se pueden introducir en células vivas y detectar simultáneamente tres o más parámetros. Su tecnología permite adaptar los microchips a demanda a un bajo coste. También se pueden usar para medir otros compuestos a escala micrométrica.

 

Las técnicas de litografía blanda usadas para obtener estos microchips tienen un bajo coste y pocos pasos. Con una oblea se tienen hasta 150 millones de microchips. En la imagen, una zona de una de las obleas procesadas con las micropartículas fabricadas, justo antes que éstas sean multifuncionalizadas y liberadas. Obtenida con microscopio electrónico de barrido (SEM). La barra de escala representa 3 micrometros.

 

Las técnicas de litografía blanda usadas para obtener estos microchips tienen un bajo coste y pocos pasos. Con una oblea se tienen hasta 150 millones de microchips. En la imagen, una zona de una de las obleas procesadas con las micropartículas fabricadas, justo antes que éstas sean multifuncionalizadas y liberadas. Obtenida con microscopio electrónico de barrido (SEM). La barra de escala representa 3 micrometros.

 

La microelectrónica más miniaturizada está dando aplicaciones que rozan la ciencia ficción. Una de ellas son los microchips que pueden introducirse en las células para obtener un diagnóstico o medir un parámetro. Lo hizo en el año 2010 un equipo de investigación liderado por José Antonio Plaza, investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona, y por Teresa Suárez, del Centro Nacional de Investigaciones Biológicas, quienes desarrollaron entonces unos sensores de apenas tres micrómetros y consiguieron introducirlos en células vivas para medir la presión intracelular.

 

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Las técnicas de litografía blanda usadas para obtener estos microchips tienen un bajo coste y pocos pasos. Con una oblea se tienen hasta 150 millones de microchips. En la imagen, una zona de una de las obleas procesadas con las micropartículas fabricadas, justo antes que éstas sean multifuncionalizadas y liberadas. Obtenida con microscopio electrónico de barrido (SEM). La barra de escala representa 3 micrometros. (Foto: CSIC)

 

Ahora, el mismo equipo del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM), junto con investigadores  de la Universidad de Barcelona, ha desarrollado técnicas de litografía blanda sobre micropartículas planas, en cuya superficie  se puede incorporar los elementos necesarios para detectar o medir varios parámetros.

 

Las micropartículas, de 3 x 3 micrómetros de tamaño, se obtienen primero con la misma tecnología usada para fabricar chips de silicio. En cada oblea fabricada se obtienen unos 150 millones de estas micropartículas.

 

Después, con un tratamiento químico, la superficie de los chips se puede funcionalizar depositando fragmentos de ADN, proteínas u otras moléculas que sirvan para detectar compuestos. La lectura del resultado es óptica: se basa en el cambio de color de la molécula sensora cuando se acopla a la molécula diana o debido al algún cambio bioquímico a su alrededor. Los científicos disponen de tecnología para hacer que cada microchip mida simultáneamente tres o más parámetros y para adaptar los microchips a demanda del usuario.

 

La gran ventaja de estos microchips, aclaran José Antonio Plaza y Núria Torras, ambos del IMB-CNM, es que permiten detectar simultáneamente muchos parámetros simultáneamente. “Ya existen microchips sensores así de pequeños. Y es posible introducirlos en células vivas. Lo novedoso, ahora, es la tecnología que hemos desarrollado y que permite conseguir, a un precio relativamente bajo, microchips que en un futuro cercano podrán medir simultáneamente hasta decenas de parámetros en muchas células, y adaptarlos a la demanda del cliente.”

 

Las aplicaciones son variadas. Una de ellas está en el ámbito de la investigación biomédica, en los ensayos con cultivos celulares. Los científicos han podido demostrar que los microchips se introducen bien en las células. Y aunque no acaba habiendo sólo un microchip en cada célula, sí saben que al introducir millones de microchips (todos funcionalizados de la misma forma) en cultivos de millones de células, la proporción de células que acaban conteniendo un microchip es estadísticamente suficiente para la validez de las pruebas. También se pueden usar para el diagnóstico médico.

 

Otra aplicación inmediata es la industria química, para analizar varias sustancias a la vez en volúmenes muy pequeños, a escala micrométrica. De nuevo, la posibilidad de funcionalizar los microchips a demanda del cliente abre un amplio abanico de posibilidades. Otra posibilidad de aplicación, aunque algo más lejana, es el transporte de fármacos. (Fuente: R+D CSIC)

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