Laboratorios en chip para dar con indicios de vida en el espacio
La tecnología «lab-on-a-chip», o «laboratorio en un chip», posibilita la realización de análisis bioquímicos —que antes se realizaban en grandes equipos de laboratorio— en una pequeña placa de vidrio dotada de válvulas y canales (capilares de microfluídica). En los chips hay integrados circuitos electrónicos que mezclan, diluyen, separan y controlan muestras y reactivos. Los dispositivos comerciales actuales no están diseñados para funcionar en el espacio. Dentro del proyecto PBSA (Photonic biosensor for space application) se construyó una serie de chips, un controlador en miniatura y una unidad de análisis que son aptos para la detección de vida en el espacio. Con estos dispositivos se pueden analizar genes y ADN que determinan las características de un organismo cualquiera. Los chips se obtuvieron aplicando la misma técnica de microfabricación que se utiliza para los circuitos impresos de los chips de ordenador, es decir, la integración fotónica. Estos circuitos integrados fotónicos integran componentes discretos (conmutadores ópticos, retículas de guías de onda o AWG, etc.) y permitieron una impresionante miniaturización y, de ese modo, un aumento de la eficiencia y un abaratamiento de costes. Para ello, los socios de PBSA perfeccionaron el proceso de fabricación con el que obtener las piezas constituyentes de los laboratorios en chip. Dentro de los nuevos dispositivos, construyeron una red de canales que cuentan con múltiples cámaras de reacción y detección para reconocer simultáneamente distintos biomarcadores moleculares. Se integraron elementos funcionales de microfluídica con reactivos tales como anticuerpos de detección y moléculas de analitos. Se sometió a pruebas exhaustivas al primer prototipo, que pesaba poco más de un kilo y cuyas dimensiones eran inferiores a 13x13x15 cm. Para que pudiera utilizarse en el espacio, había que demostrar que este excepcional dispositivo puede tolerar condiciones extremas de radiación y temperatura, funcionar con potencia baja y realizar con rapidez análisis muy precisos con requisitos mínimos de intervención de un usuario y mantenimiento. Hasta la fecha, los instrumentos diseñados para la detección de biomarcadores en el espacio se basaban en el análisis de compuestos volátiles liberados por el calentamiento o la pirólisis de muestras. La tecnología de PBSA es extremadamente precisa y puede detectar biomarcadores no volátiles casi en tiempo real, con un consumo mínimo de reactivos. El dispositivo de PBSA va dirigido en principio a facilitar la misión ExoMars de la Agencia Espacial Europea (ESA) , pero también sería útil en trabajos dedicados a prevenir el terrorismo y vigilar el medio ambiente. La tecnología de laboratorio en chip seguirá evolucionando y la posibilidad de realizar análisis simultáneos de varios biomarcadores podría mejorar la detección de patógenos en centros de trabajo e instalaciones industriales.
Palabras clave
Lab-on-chip, laboratorio en un chip, indicios de vida, capilares de microfluídica, PBSA, circuitos integrados fotónicos, ExoMars
