laboratorio en un chip
Un lab-on-a-chip ( LOC ) es un dispositivo que integra una o varias funciones de laboratorio en un solo circuito integrado (comúnmente llamado "chip") de solo milímetros a unos pocos centímetros cuadrados para lograr la automatización y la detección de alto rendimiento. . [1] Los LOC pueden manejar volúmenes de fluidos extremadamente pequeños, de menos de picolitros . Los dispositivos Lab-on-a-chip son un subconjunto de dispositivos de sistemas microelectromecánicos (MEMS) y, a veces, se denominan "microsistemas de análisis total" (µTAS). Los LOC pueden usar microfluidos, la física, la manipulación y el estudio de pequeñas cantidades de fluidos. Sin embargo, "lab-on-a-chip" estrictamente considerado indica generalmente la escala de procesos de laboratorio únicos o múltiples hasta el formato de chip, mientras que "µTAS" se dedica a la integración de la secuencia total de procesos de laboratorio para realizar análisis químicos. El término "laboratorio en un chip" se introdujo cuando resultó que las tecnologías µTAS eran aplicables para más que solo fines de análisis [ cita requerida ] .
Después de la invención de la microtecnología (~1954) para realizar estructuras de semiconductores integrados para chips microelectrónicos, estas tecnologías basadas en la litografía pronto se aplicaron también en la fabricación de sensores de presión (1966). Debido al mayor desarrollo de estos procesos generalmente limitados de compatibilidad con CMOS , también se dispuso de una caja de herramientas para crear estructuras mecánicas de tamaño micrométrico o submicrométrico en obleas de silicio : la era de los sistemas micro electromecánicos ( MEMS ) había comenzado.
Además de sensores de presión, sensores de bolsas de aire y otras estructuras mecánicamente móviles, se desarrollaron dispositivos de manejo de fluidos. Algunos ejemplos son: canales (conexiones capilares), mezcladores, válvulas, bombas y dispositivos de dosificación. El primer sistema de análisis LOC fue un cromatógrafo de gases, desarrollado en 1979 por SC Terry en la Universidad de Stanford. [2] [3] Sin embargo, solo a fines de la década de 1980 y principios de la década de 1990, la investigación LOC comenzó a crecer seriamente a medida que algunos grupos de investigación en Europa desarrollaron microbombas, sensores de flujo y conceptos para tratamientos integrados de fluidos para sistemas de análisis. [4] Estos conceptos de µTAS demostraron que la integración de pasos de pretratamiento, generalmente realizados a escala de laboratorio, podría ampliar la funcionalidad del sensor simple hacia un análisis de laboratorio completo, incluidos pasos adicionales de limpieza y separación.
Un gran impulso en la investigación y el interés comercial se produjo a mediados de la década de 1990, cuando las tecnologías µTAS resultaron proporcionar herramientas interesantes para aplicaciones genómicas , como la electroforesis capilar y los microarrays de ADN . Un gran impulso en el apoyo a la investigación también provino del ejército, especialmente de DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa), por su interés en los sistemas portátiles de detección de agentes de guerra bioquímica. El valor agregado no solo se limitó a la integración de procesos de laboratorio para el análisis, sino también a las posibilidades características de los componentes individuales y la aplicación a otros procesos de laboratorio que no son de análisis. Por lo tanto, se introdujo el término "laboratorio en un chip".
Aunque la aplicación de LOCs es todavía novedosa y modesta, se observa un creciente interés de empresas y grupos de investigación aplicada en diferentes campos como el análisis (p. ej. análisis químico, monitorización ambiental, diagnóstico médico y celómica) pero también en química sintética (p. ej. cribado rápido y microrreactores para productos farmacéuticos). Además de nuevos desarrollos de aplicaciones, se espera que la investigación en sistemas LOC se extienda hacia la reducción de escala de las estructuras de manejo de fluidos, mediante el uso de nanotecnología . Canales submicrométricos y nanométricos, laberintos de ADN, detección y análisis de células individuales, [5]y nano-sensores, podrían volverse factibles, permitiendo nuevas formas de interacción con especies biológicas y moléculas grandes. Se han escrito muchos libros que cubren varios aspectos de estos dispositivos, incluido el transporte de fluidos, [6] [7] [8] propiedades del sistema, [9] técnicas de detección, [10] y aplicaciones bioanalíticas. [11] [12]
