El trinquete browniano puede encontrar los virus que se esconden en el agua
Es difícil detectar las partículas extremadamente diluidas en los sistemas nanofluídicos debido a la velocidad de difusión lenta, que limita la velocidad con la que una partícula de interés se encuentra con un sensor. En el proyecto MoViD, financiado con fondos europeos, se utilizó el transporte activo para canalizar las partículas de interés hacia un sensor y lograr potencialmente niveles de sensibilidad antes imposibles. Tan solo diez partículas de virus en un litro de agua pueden dar lugar a una infección, pero no es posible detectar la contaminación en estas cantidades. Normalmente, las muestras de agua potable son filtradas previamente y concentradas hasta mil veces con el fin de recoger suficientes partículas de virus para que la identificación genética las detecte.
Sensibilidad a escala atomolar
El dispositivo de prueba de concepto concebido por Armin Knoll y su equipo en IBM Research Europe en Suiza utiliza canales nanométricos para separar los objetos por tamaño, antes de transportarlos activamente a los depósitos de detección. Esto permite una sensibilidad en concentraciones atomolares, el equivalente a detectar un litro de colorante vertido en el mar Mediterráneo. Según Knoll: «El transporte activo puede recoger todos los elementos en cuestión a partir de un volumen determinado de fluido y transportarlos al área de detección. Aumentamos localmente la concentración de partículas en órdenes de magnitud». Para lograrlo, el equipo creó lo que llaman un motor browniano oscilante. El movimiento browniano se refiere al movimiento aleatorio de balanceo que hacen las nanopartículas en un líquido al ser empujadas de un lado a otro por las moléculas de agua. El motor funciona mediante un patrón dentado grabado en la superficie del dispositivo nanofluídico, que permite que estas partículas se muevan en una dirección pero no en la otra.
Panorama energético
Knoll explica: «Si confinas la partícula entre la geometría del trinquete y la superficie del vidrio, se crea un panorama energético. Luego aplicamos un campo eléctrico para sacar las partículas del equilibrio y moverlas». Al calibrar cuidadosamente la carga aplicada a la muestra, el equipo fue capaz de mover selectivamente partículas de un tamaño determinado y centrar el paso de concentración en las partículas del virus. El proceso es similar a agitar un frasco de nueces de tamaños distintos, que hace que las nueces más grandes se muevan hacia la parte superior del frasco y las más pequeñas hacia la parte inferior. «En una hora podemos atrapar todos los virus en una muestra de cinco microlitros», destaca Knoll. El equipo también emplea métodos ópticos basados en la microscopía interferométrica para detectar los virus concentrados y determinar su número. Además, una vez que las partículas de los virus se han concentrado, pueden recuperarse del dispositivo nanofluídico para su procesamiento posterior.
Límites nuevos
El proyecto contó con el respaldo del Consejo Europeo de Investigación. «Sin esta financiación no hubiéramos podido empezar en esta dirección», declara Knoll. «Estamos progresando, pero todavía no lo hemos conseguido del todo, podemos detectar los virus pero aún no podemos demostrar la concentración». A lo que añade: «Ahora queremos ver los límites de lo que podemos detectar, de lo que se puede construir y de la sensibilidad que se puede alcanzar». El objetivo del proyecto es ayudar a dilucidar cómo se propagan los virus en el medio ambiente y proporcionar una vigilancia continua de las vías fluviales sin el laborioso proceso de concentración y análisis genético. La detección de los virus en fluidos más complejos, como muestras de sangre, también es una posibilidad que el equipo está explorando.
Palabras clave
MoViD, virus, diluir, atomolar, líquido, browniano, movimiento, trinquete, interferométrico, eléctrico, campo
