Modelo de chip de microfluídica centrifugal para protocolo ELISA con control de flujos a través de válvulas pasivas capilares

VACA DIEZ G; MOSQUERA C; GANIEWICH D; MARIELA BOLLINI

Paraná

Workshop; IV Congreso de Microfluídica Argentina,; 2017

La alta sensibilidad y selectividad de los ensayos inmunológicos a la hora de obtener un diagnóstico certero hacen que su desarrollo sea un gran punto de interés. El ensayo inmunoabsorbente directo ligado a enzimas (ELISA), a pesar de estar entre los métodos más comunes para ensayos inmunológicos, requiere de un protocolo extenso y laborioso. En este trabajo presentamos un diseño de un Lab-on-a-Disc y su sistema de centrifugación para realizar ensayos ELISA a microescala de forma semiautomática. Su funcionamiento está basado en la activación secuencial de cámaras previamente cargadas con los reactivos necesarios, a fin de que fluyan hacia el sitio preparado para llevar a cabo las reacciones del inmunoensayo (cámara de reacción). El flujo de los reactivos está controlado por válvulas pasivas capilares que se abren dependiendo de la frecuencia de giro del dispositivo y la distancia radial de cada válvula. De esta manera, la secuencia de apertura de válvulas está programada para que se realicen los pasos análogos a los del ELISA tradicional. El diseño planteado consiste de cinco canales, cuatro válvulas y cuatro cámaras-reservorio con dimensiones adecuadas. Para la fabricación de los discos en PDMS, se utilizó una metodología propia consistente en la realización de moldes maestros, a través de la transferencia de patrones a láminas de cobre montadas sobre discos de vidrio, mediante planchado y wet-etching. Para moldear los discos de PDMS se utilizó soft-litografía, y el sellado del disco se realizó mediante la técnica de dip-and-attach. La modificación covalente de superficie sobre la cámara de reacción se realizó posteriormente, de acuerdo al protocolo estipulado por Yu et. al. [1], a través de infusión por bombas. El diseño contempla este pasaje de flujo. Se diseñó un sistema de centrifugación controlado por Arduino integrando un motor de corriente continua y un sensor de velocidad rotacional. La apertura de las válvulas se controla por software para modificar la velocidad del motor, cambiando la tensión aplicada.El método desarrollado se puede separar en dos etapas: acondicionamiento del PDMS e inmunoensayo. La primera es la única que involucra pasos no tan simples y un mecanismo de infusión. Sin embargo, al valerse de modificaciones permanentes, puede realizarse en el laboratorio y almacenarse por tiempos prolongados hasta su utilización. La segunda etapa, en cambio, es independiente del lugar y del profesional a cargo. Dado que el disco ya está sellado, simplemente debe montarse en el mecanismo de centrifugación el cual, junto con un espectrofotómetro portable diseñado específicamente para este fin, arrojarían el resultado de manera automática. Esto le confiere una alta portabilidad e autonomía. En los inmunoensayos los componentes más caros son los reactivos. El diseño a microescala consume 3,04μl de cada reactivo, frente a los 100μl del ELISA convencional, por lo tanto, el costo del ensayo se reduce considerablemente. A su vez, la relación volumen/superficie y el hecho de que los reactivos fluyan para generar la reacción permite reducir también los tiempos. En conclusión, el Lab-on-a-Disc que presentamos promete ser una alternativa conveniente frente a los métodos tradicionales, cuando se busca simplicidad, economía y automatismo. A futuro, se buscará la optimización de las dimensiones del diseño, así como el desarrollo del sistema de espectrofotometría.