Development of a microfluidic sample preparation system for bacteria magnetic labelling

A microfluídica surgiu como uma ferramenta que permite a miniaturização de processos laboratoriais e o desenvolvimento de dispositivos Lab-On-a-Chip (LOC). Estas plataformas em microescala oferecem vantagens significativas, incluindo volumes reduzidos de amostras e reagentes, automatização de processos e resultados rápidos e reprodutíveis.

Os métodos tradicionais de marcação magnética tipicamente envolvem o uso de vários instrumentos laboratoriais especializados, resultando em tempos prolongados (numa escala de horas/dias) desde a recolha de amostra até à sua análise - uma preocupação significativa em situações que envolvem ameaças biológicas, como o antraz, a tuberculose e a legionelose. Este trabalho, que faz parte de um projeto a decorrer no INESC MN, enfrenta esse desafio introduzindo um circuito microfluídico para preparação de amostras, que é compacto (largura_38650×altura_50×comprimento_50320 μm3) e consegue completar o processo de marcação magnética em menos de 5 minutos, tornando-o adequado para aplicações de point-of-care (POC).

Dentro deste circuito, duas suspensões - a amostra biológica e nanopartículas magnéticas – são introduzidas e interagem dentro de um misturador (l_12600×a_50×c_18240 μm3, com obstáculos) para ligação das nanopartículas aos analitos biológicos, ostentando uma eficiência de mistura simulada de >99%. O uso subsequente de um separador magnético (l_5650×a_50×c_23740 μm3) curva a trajetória das espécies magnéticas, tendo-se obtido um resultado de >80% de conteúdo de ferro que flui através do circuito em comparação com o descartado como resíduo. Esta separação seletiva elimina com sucesso analitos não marcados. A amostra marcada magneticamente entra depois num separador por dimensões (l_800×a_50×c_8450 μm3, com obstáculos), refinando ainda mais o processo e separando os analitos marcados de nanopartículas magnéticas livres, que são significativamente menores. Depois da amostra marcada passar por este circuito, esta segue para o citómetro magnético para análise.

Pretende-se com esta abordagem integrada oferecer uma solução rápida e eficiente para preparar e analisar amostras biológicas marcadas magneticamente. Ao reduzir a complexidade do processo de preparação de amostras e facilitar a integração com, por exemplo, um coletor de aerossóis e um citómetro magnético, este sistema possui grande potencial em aplicações POC em saúde pública, monitorização ambiental, entre outros.