La tecnología es un conjunto de herramientas que nos permite afrontar y resolver nuevos retos. Un avance tecnológico por sencillo que sea puede llegar a ser clave para el desarrollo de la humanidad. Al pensar en las implicaciones que tuvieron los inventos de la rueda, o de la palanca, nos damos cuenta de que ideas sencillas pueden tener un gran impacto en nuestras vidas. Y al ver la tecnología que nos rodea hoy en día vemos que el desarrollo de la misma es un proceso acumulativo y constante, puesto que los nuevos hallazgos se alimentan del conocimiento previamente adquirido y de la misma manera las mejoras tecnológicas dan lugar a nuevo conocimiento y a nuevos desarrollos.
La microfluídica, un área emergente de desarrollo tecnológico. La microtecnología es tecnología cuyos componentes fundamentales tiene tamaño micrométrico. Ejemplos de microtecnologías que ya forman parte de nuestra vida cotidiana son los sistemas microelectrónicos que usamos habitualmente en nuestros teléfonos móviles, nuestras cámaras fotográficas, coches, ordenadores, etc. Todos ellos tienen chips, formados por estructuras aislantes y conductoras de tamaño micrométrico. Un chip microelectrónico está formado por miles de rutas y caminos, por una red de “autopistas y carreteras” para electrones. De forma análoga un dispositivo microfluídico está formado por redes de microcanales por los que circulan líquidos de manera controlada. Integrando sensores dentro de estas redes fluídicas, ya sean sensores químicos, físicos o incluso células (que también pueden actuar como sensores), obtenemos plataformas analíticas capaces de darnos información sobre los líquidos que contienen. Los sistemas microfluídicos constituyen pequeños laboratorios en miniatura, que permiten automatizar el proceso analítico de una muestra con mínima manipulación por parte del usuario. Por eso reciben también el nombre de Laboratorio en un Chip. Su pequeño tamaño y alto nivel de control permiten obtener información con muy poca cantidad de muestra.
¿Cómo de grande es un microcanal y cuánto fluido cabe en él? Tomemos como referencia una gota de sangre que habitualmente tiene en torno a unos 50 microlitros de volumen. Para llenar un microcanal de 100 micrometros de diámetro (osea, tan fino como un cabello humano) y de 1 cm de longitud necesitaríamos unos 100 nL de liquido, la décima parte de un microlitro. Es decir, que con una sola gota de sangre podríamos llenar hasta 500 de esos microcanales.
Laboratorios en un chip para una medicina de precisión. Una de las tendencias actuales de aplicación de los sistemas microfluídicos es la fabricación de dispositivos que mimetizan funciones biológicas. Esto se conoce como órgano en un chip. Son plataformas idóneas para estudiar, por ejemplo, el efecto de nuevos medicamentos o productos tóxicos sobre células u organoides depositados en un chip. La validación de estas plataformas supondría la posibilidad de sustituir el testado de medicamentos en animales por análisis in-vitro, lo cual impactaría en el abaratamiento del descubrimiento y producción de medicamentos. Además, gracias a sus pequeñas dimensiones, es posible monitorizar los efectos de medicamentos sobre las propias células de un paciente previamente depositadas en el chip y de esta manera evaluar y optimizar tratamientos personalizados. El desarrollo de plataformas microfluídicas para el análisis celular permitirá, obtener nuevo conocimiento científico, reducir el uso de animales en los laboratorios y desarrollar terapias personalizadas, lo cual conduce al aumento de la eficacia de las terapias y a la reducción de los costes sanitarios.
Chips desechables de bajo coste. En los años 90, cuando empezó la era de la microfluídica, estos dispositivos se fabricaban en vidrio y necesitaban instrumentos electrónicos anexos para controlar el flujo de fluidos en su interior. Hoy en día se usan materiales más baratos como el plástico y el papel, que además son idóneos para la fabricación en masa, permitiendo la producción de gran cantidad de cartuchos fluídicos de bajo coste, autónomos y fáciles de usar. Una consecuencia directa del abaratamiento de costes de producción y la facilidad de uso, es que pueden adquirirse y consumirse en grandes cantidades. La accesibilidad a estos dispositivos analíticos aumentará la frecuencia de análisis e incrementará la cantidad de datos obtenidos. Por otro lado, la combinación de la microelectrónica ligera y la microfluídica permite transmitir los resultados a dispositivos móviles. Todo ello hace de la microfluídica una tecnología facilitadora ligada a áreas como el Big Data, Precision Heath y Digital Health, que permitirá descubrir nuevos biomarcadores e impulsará el desarrollo de terapias más eficientes.
Chips de análisis rápido. Otro de los grandes campos de aplicación de los sistemas microfluídicos es el análisis rápido o análisis en el punto de necesidad. Es decir, realizar un análisis de un fluido lo más rápidamente posible. Hablamos de fluidos biológicos como el sudor, la orina, la sangre, las lágrimas… pero también de fluidos en el medio ambiente como el agua de los ríos o, incluso, las bebidas que consumimos habitualmente. Los chips microfluídicos facilitan la monitorización del paciente en casa, como por ejemplo se hace hoy en día con el tests de COVID, el test de embarazo o los medidores de glucosa. Esto es de especial importancia en el diagnóstico de enfermedades contagiosas en países del tercer mundo. Por ejemplo, según la Organización Mundial de la Salud, hay 14 millones de personas portadoras del virus del SIDA sin diagnosticar. Para que los enfermos reciban la terapia es necesario diagnosticarlos. Los dispositivos microfluídicos portables, desechables y fáciles de usar, permiten que la personas realicen en privado una prueba de diagnóstico del VIH que dura menos de 20 minutos y que requiere solo una gota de sangre o una muestra de saliva. Al facilitar servicios de detección del VIH y el uso de esos servicios, especialmente entre las poblaciones con menor cobertura y mayor riesgo, en las que de otro modo no se realizarían pruebas de detección, se frena el contagio de la enfermedad. Otros dispositivos facilitan el diagnóstico de malaria y tuberculosis en los países más pobres, así como la monitorización de la terapia antirretroviral o del virus del papiloma humano, que está relacionado con el cáncer de cuello uterino en mujeres.
En definitiva. La tecnología microfluídica es un conjunto de herramientas cuyo uso se propaga en muchos campos diferentes. Cada día veremos más y más dispositivos microfluídicos en nuestra vida cotidiana que impactarán en el progreso de la ciencia, la salud y el bienestar.
Fotos: Custer de Microfluídica UPV/EHU.
