Máquina de estados finitos implementada como circuito neumático usando válvulas microfluídicas para crear laboratorio

Informe del 5 de junio de 2023

Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han destacado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

comprobado

publicación revisada por pares

fuente confiable

corregir

por Bob Yirka, Phys.org

Un grupo de ingenieros bioquímicos, Siavash Ahrar, Manasi Raje, Irene Lee y Elliot Hui de la Universidad de California, Irvine, ha desarrollado una máquina de estados finitos (FSM) implementada como un circuito neumático que usa válvulas microfluídicas para construir un laboratorio en un -chip. Su trabajo se publica en la revista Science Advances.

Durante los últimos años, los ingenieros bioquímicos y mecánicos han estado trabajando con el objetivo de automatizar muchos de los procesos químicos que actualmente se realizan a mano, por ejemplo, técnicos de laboratorio capacitados que utilizan pipetas para determinar la concentración de un químico disuelto en un líquido. La automatización de tales tareas no solo las haría menos costosas, sino que podría acelerar las cosas, ofreciendo potencialmente resultados de laboratorio médico en minutos en lugar de horas. Con ese fin, los ingenieros han estado trabajando para construir lo que ellos llaman un laboratorio en un chip. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha aplicado la neumática al problema.

Muchos procesos químicos implican el movimiento de líquidos. Los investigadores buscaron usar presión de agua en lugar de electricidad al construir circuitos para usar en un posible laboratorio en un chip. Crearon un pequeño sándwich compuesto por paneles de vidrio como pan y una lámina de silicona como interior. Pero antes de hacer su sándwich, grabaron los paneles de vidrio para permitir que pasara un líquido y perforaron agujeros en la lámina de silicona para conectar los canales en los paneles de vidrio.

Para representar los familiares ceros y unos utilizados en las FSM, el equipo utilizó presión: la presión atmosférica normal representaba un cero y la presión inducida por el vacío representaba un uno. Los programas de codificación se lograron perforando agujeros en la lámina de silicona que recuerdan a las tarjetas perforadas utilizadas en los primeros días de las computadoras.

Luego, el equipo probó su idea creando un simple laboratorio en un chip de cuatro bits, programado para realizar una dilución en serie, determinando la concentración de un químico en una solución. El equipo demostró que los dispositivos de microfluidos como el suyo podrían usarse algún día para analizar la sangre no solo en busca de virus como el SARS-CoV-2, sino también de sus concentraciones.

Más información: Siavash Ahrar et al, Computadoras neumáticas para el control integrado de microfluidos, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg0201

Información del diario:Avances de la ciencia

© 2023 Ciencia X Red