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Large scale micro-and nanofabrication technologies for bioanalytical devices based on R2R imprinting

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Procesamiento R2R para fabricar sistemas microfluídicos en dispositivos de laboratorio en un chip

La reducción de costes en las tecnologías de bobina a bobina (R2R) lograda por científicos del proyecto financiado con fondos europeos R2R Biofluidics permite aprovechar estas tecnologías en el desarrollo de sistemas de diagnóstico nuevos con los que detectar rápidamente y con fiabilidad la existencia de patógenos.

Tecnologías industriales
Investigación fundamental

El procesamiento R2R es el método por el que se aplican recubrimientos, impresiones y otras técnicas sobre una bobina de material flexible que se devana de nuevo tras el proceso para generar una bobina de salida. Tras su recubrimiento, laminación o impresión, las bobinas pueden cortarse a su tamaño final. A diferencia del procesamiento por lotes, R2R es un proceso continuo que puede dar lugar a un sistema de fabricación ágil y una mayor automatización, además de a una reducción de costes de un orden de magnitud. Por tanto, el proyecto se ha utilizado en la industria de la impresión gráfica desde hace tiempo y ya atrae la atención de muchos otros sectores. Por ejemplo, el sector electrónico aprovecha R2R para crear dispositivos como diodos orgánicos emisores de luz (OLED) en una bobina de plástico flexible o láminas de metal. Ahora, el proyecto financiado con fondos europeos R2R Biofluidics (Large scale micro-and nanofabrication technologies for bioanalytical devices based on R2R imprinting) trabaja para adaptar los procesos R2R a las industrias dedicadas al diagnóstico y el bioanálisis, sobre todo para fabricar sistemas microfluídicos para dispositivos de laboratorio en un chip. Martin Smolka, coordinador del proyecto, afirma: «Es preciso contar con más productos de este tipo, los cuales se emplearán en labores de diagnóstico, descubrimiento de fármacos y control de alimentos. Las tecnologías R2R permiten lograr ahorros importantes en costes de producción necesarios para alcanzar una producción en serie». La microfluídica aborda el comportamiento, el control preciso y la manipulación de fluidos que están constreñidos geométricamente a escalas pequeñas, normalmente submilimétricas. Los dispositivos de laboratorio en un chip (lab-on-a-chip, LOC) son dispositivos en miniatura con los que ejecutar experimentos de laboratorio a muy pequeña escala. Los LOC pueden integrar varias funciones de laboratorio en un chip con tamaños que oscilan desde varios milímetros a unos pocos centímetros cuadrados, de modo que permiten automatizar procesos y realizar cribados a alta velocidad. Un salto cualitativo R2R Biofluidics ha demostrado una cadena de procesamiento completamente nueva destinada a la producción a gran escala de dispositivos LOC para aplicaciones de punto de atención como la detección de patógenos resistentes a antibióticos. Los investigadores lograron mejoras en el rendimiento del dispositivo gracias al uso de un chip de diagnóstico «in vitro» con canales microfluídicos impresos basado en la detección de quimioluminescencia y con nanoestructuras ópticas impresas para el acoplamiento luminoso. La quimioluminescencia es la emisión de luz en cantidades significativas durante una reacción química. Smolka explica: «Estos chips nuevos diseñados para detectar quimioluminescencia aumentan la sensibilidad de detección gracias a las estructuras ópticas impresas. Las técnicas R2R permiten fabricar estos dispositivos innovadores con un alto rendimiento y bajo coste, lo que facilita su comercialización». Investigadores demostraron además formas de desarrollar chips celulares que contienen cavidades impresas y canales micro y nanoescalares con los que realizar cultivos controlados de neuronas para utilizarlas en cribados farmacológicos de alto rendimiento. Partiendo de este demostrador como base, SCIENION, uno de los socios del proyecto desarrolló un detector de micromatrices R2R aplicado a la impresión de biomoléculas. Según indica el director general de SCIENION AG Holger Eickhoff: «La introducción de tecnologías R2R para la fabricación de alto rendimiento de pruebas de diagnóstico supone un salto cualitativo La oferta de dispositivos flexibles y de bajo coste logrará que esta tecnología alcance pronto un nivel de producción de dispositivos de diagnóstico sin rival». Una idea merecedora de un galardón En septiembre de 2018, R2R Biofluidics recibió el galardón austríaco Fast Forward como reconocimiento a su trabajo pionero en el desarrollo de dispositivos de diagnóstico innovadores con los que detectar patógenos de forma rápida y fiable. «Mediante este galardón se reconoce nuestra condición de pioneros en procesos basados en R2R que aprovechan nuevos planteamientos de impresión y logran las primeras detecciones de biomoléculas mediante R2R», concluye Smolka.

Palabras clave

R2R Biofluidics, procesamiento R2R, tecnología de bobina a bobina, diagnóstico, bioanálisis, microfluídica, laboratorio en un chip

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