Laboratorio en un chip capaz de realizar mil reacciones químicas simultaneas

Los matraces, vasos de precipitados y calentadores podrían ser pronto algo del pasado en los laboratorios de química medicinal. En lugar de realizar unos cuantos experimentos en una mesa de trabajo, los científicos podrían simplemente colocar un microchip en un ordenador y, al instante, llevar a cabo miles de reacciones químicas, con resultados; es decir, encoger, literalmente, el laboratorio al tamaño de una uña.

Con ese objetivo, un equipo de investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), ha desarrollado una tecnología que permite realizar más de mil reacciones químicas a la vez en un microchio controlado por ordenador del tamaño de un sello, lo que podría acelerar la identificación de posibles candidatos a fármacos para el tratamiento de enfermedades como el cáncer. Los resultados de su estudio aparecen en las revista Lab on a Chip.

La investigación multidisciplinar la dirigió el Doctor Hsian-Rong Tseng, miembro del Nanosystems Biology Cancer Center, uno de los ocho Centers of Cancer Nanotechnology Excellence creados por el National Cancer Institute. Su laboratorio en miniatura utiliza microfluidos para gestionar y canalizar diminutas cantidades de líquidos y sustancias químicas. Las reacciones químicas se realizaron utilizando la química click in situ, una técnica utilizada a menudo para identificar posibles moléculas de fármacos que se enlazan con fuerza a enzimas de proteínas para activar o inhibir un efecto en la célula, y se analizaron mediante espectometría de masas.

Tradicionalmente, en un chip solo se podían realizar una cuantas reacciones químicas, pero el equipo de investigación ideó un modo para provocar reacciones múltiples, ofreciendo así un nuevo método para ver con rapidez qué moléculas de fármacos pueden trabajar de forma más eficaz con una enzima de proteína concreta. En este estudio, los científicos produjeron un chip capaz de llevar a cabo 1.024 reacciones simultáneamente, lo cual en un sistema de pruebas permitió identificar potentes inhibidores de la enzima anhidrasa carbónica bovina.

Mil ciclos de procesos complejos, entre ellos el muestreo controlado, la mezcla de una biblioteca de reactivos y el aclarado secuencial de microcanales, tuvieron lugar en el microchip y se completaron en apenas unas cuantas horas. De momento, el equipo de la UCLA se ha limitado a analizar los resultados de las reacciones de forma autónoma, pero en un futuro, pretenden automatizar también este aspecto del trabajo.

“Las preciosas moléculas enzimáticas necesarias para una sola reacción click in situ en un laboratorio tradicional se pueden dividir ahora en cientos de duplicados para realizar cientos de reacciones en paralelo, revolucionando así el procesos de laboratorio, reduciendo el consumo de reactivos y acelerando el proceso de identificación de posibles candidatos a fármacos”, señaló el Dr. Tseng. Los próximos pasos del equipo incluyen el estudio de esta tecnología de microchip para otras reacciones en las que el suministro de sustancias químicas y muestras de materiales es limitado; por ejemplo, con una clase de enzimas proteicas llamadas kinasas, que desempeñan un papel fundamental en la transformación maligna del cáncer.

El trabajo, detallado en el artículo “An integrated microfluidic device for large-scale in situclick chemistry screening” ha sido financiado por la NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, una iniciativa global diseñada para acelerar la aplicación de la nanotecnología a la prevención, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. También participaron en el estudio investigadores de Siemens Medical Solutions y de la universidad china de Wuhan. El abstract está disponible en el sitio Web de la revista.

Fuente: Physorg