Microfluidică pentru a ști totul despre aceste laboratoare care se încadrează într-o picătură
Apărut în urmă cu șaizeci de ani, controlul fluxului de fluide în microcanale a făcut cercetări avansate, în special în sănătate, biotehnologie și agroalimentare. Acum permite efectuarea analizelor complexe într-o singură picătură. Laurent Boitard, fondator în 2015 al start-up-ului Millidrop care comercializează soluții automatizate pentru analiza microorganismelor în picături prezintă în detaliu acest sector promițător.
Dezvoltat încă din anii 1960, în urma miniaturizării electronice, microfluidica a beneficiat de progresele în înțelegerea fenomenelor fizice la scări mici. Acum face posibilă proiectarea unităților de analiză pe trombocite de mărimea unui cip electronic și, astfel, studierea mai bună a comportamentului celulelor anumitor organe și a soluțiilor metabolizate. Odată cu dezvoltarea cercetării asupra genelor, această tehnologie deschide noi perspective. Bazat pe controlul picăturilor într-o rețea, acesta oferă posibilitatea de a analiza un număr mare de teste într-o perioadă mai scurtă de timp. Dar și pentru a urmări, izola și interacționa mai eficient pe probele studiate.
Microfluidica este un domeniu al științei și tehnologiei care se ocupă de fluxuri și implementarea lor în rețele de canale la scară micronică. Putem compara vulgar această știință cu instalațiile sanitare miniaturale. Creșterea sa este considerabilă în multe domenii industriale, cum ar fi biotehnologia, analiza, sinteza chimică și diagnosticul clinic. Microfluidica se află la intersecția dintre biologie, fizică, chimie și inginerie. Acesta profită de progresele din microelectronică, precum și de fenomenele fizice care au loc la aceste scale prin miniaturizare.
1. Principii
Un laborator în miniatură
Conceptul de miniaturizare a fost o paradigmă dominantă în aproape toate disciplinele științifice și tehnologice de mai bine de jumătate de secol. Cel mai proeminent exemplu este cel al revoluției în semiconductori catalizați, cu invenția în 1958 a primului circuit integrat, o inovație determinată în mare parte de reducerea dimensiunii și a costurilor componentelor electronice. La fel, dezvoltarea tehnologiilor microfluidice în ultimii douăzeci și cinci de ani s-a concentrat pe transferul și adăugarea beneficiilor miniaturizării în biologie și chimie.
Prima aplicație a microfluidelor îi datorăm Siemens la începutul anilor 1950: un cap de imprimantă cu jet de cerneală care utilizează tuburi foarte subțiri pentru transportul cernelii. Dar creșterea microelectronicii, care permite integrarea microstructurilor, cum ar fi pompele, supapele și canalele, va contribui la nașterea laboratoarelor pe un cip. În 1979, primul instrument de cromatografie cu gaz miniaturizat a fost dezvoltat de cercetătorii de la Stanford. Va dura zece ani pentru ca aplicațiile microfluidice să fie comercializate de Agilent Technologies sau Caliper Life Sciences, care utilizează electroforeza capilară pentru analize biochimice.
Microfluidica a făcut un salt înainte din anii 2000, în special datorită sprijinului agenției de proiecte de cercetare avansată în domeniul apărării (Darpa), o agenție a Departamentului Apărării din SUA specializată în inovație perturbatoare, în căutarea de soluții miniaturizate portabile. agenți implicați în războiul biologic. Cercetătorii de la Harvard dezvoltă astfel o metodă de depășire a tehnicilor tradiționale de litografie pe siliciu, care până atunci erau foarte scumpe. Este începutul democratizării microfluidicii și al creșterii sale exponențiale. În timp ce tehnologiile microfluidice au fost utilizate pentru a automatiza teste biologice relativ simple („imunoanaliză”, chimia sângelui, gazele din sânge), noile aplicații vor permite, de exemplu, secvențierea următoarei generații (NGS) sau teste de diagnosticare la pat. îngrijire). Astăzi, microfluidicele sunt utilizate pentru analiza genetică, electroforeza capilară, amplificarea ADN-ului, biologia celulară, proteomică, diagnostic, cercetarea medicamentelor, sinteza moleculelor sau nanomaterialele ...