Após escrever seu projeto de pesquisa e enviá-lo para o comitê de ética, Francis estava animado esperando a aprovação para dar continuidade ao seu trabalho. Após alguns meses, porém, a resposta foi negativa, alegando que o número de animais pedidos estava inadequado e seria esperar alguns meses para nova reunião do conselho.
Francis ficou devastado e super desanimado: Tudo o que ele queria era testar um novo medicamento com grande potencial para o tratamento de câncer.
Francis foi embora desolado com o ocorrido.
Episódios como esse, acontecem em todo o mundo e mudam a vida de milhares de pessoas que anseiam por novos medicamentos para certas doenças. Os testes com animais, além de caros, tomam tempo e desgastam os pesquisadores. Porém, desde 2000, uma tecnologia tem se mostrado uma alternativa para testes em animais, e se torna mais e mais promissora: o lab-on-chip.
Como tudo começou?
Na década de 1950, os Estados Unidos investiram bilhões de dólares para miniaturizar tecnologias para enviar ao espaço, como micro transistores: esse processo de fabricação ficou conhecido como microfabricação. Seguindo nessa linha, em 1979, pesquisadores de Stanford, criaram o primeiro lab-on-chip (laboratório no chip) para cromatografia gasosa.
Com a capacidade de reproduzir experimentos que, até então, eram somente feitos em bancadas, a tecnologia lab-on-chip permitiu reproduzi-los em escalas menores, de um chip.
A biotecnologia começou a sentir os benefícios dessa tecnologia. Na década de 1990, a tentativa de utilizar a técnica de microfluidos para miniaturizar operações bioquímicas, como a reação em cadeia da polimerase (PCR).
Potencial da tecnologia lab-on-chip, adaptado.
Como funciona
Com a possibilidade de substituir de vez os testes em animais, com este vídeo, podemos entender como funciona essa tecnologia para testes em órgãos humanos. Confira abaixo:
Aplicações
Desde microchips a eletrônica até vidros, a tecnologia lab-on-chip pode ser utilizada de diversas maneiras, porém como você quer saber mais sobre a biotecnologia, vamos focar nas aplicações nesta área:
- Biologia Molecular:
Com a habilidade de tornar mais rápidos os ciclos da PCR, os microfluidos para biologia molecular têm ganhado espaço para amplificação de DNA e RNA. Outro uso é a capacidade de detecção rápida de bactérias e vírus e separação molecular.
Exemplo: Desenvolvimento de dispositivos integrados de amplificação e análise de DNA.
Foto esquemática da tecnologia lab-on-chip utilizada para reação de polimerase em cadeia (PCR), adaptado.
- Proteômica:
Possibilidade de analisar uma proteína integrando todos os procedimentos: extração celular, separação por eletroforese, digestão e análise em minutos.
Como exemplo a análise das proteínas do presentes no sangue. Com a vantagem de ampla faixa de detecção do peso molecular das proteínas.
- Biologia celular:
Como os microcanais são do tamanho de uma célula, é possível controlar uma célula ou várias em pouco tempo. Uma grande aplicação nesta área é a capacidade de medir os níveis celulares em diferentes horários, possibilitando a avaliação de níveis hormonais em certas células do corpo e de como órgãos específicos reagem a alguns medicamentos.
Exemplo: criação do conceito de órgãos no chip para teste de medicamentos.
Esquema da tecnologia lab-on-chip aplicada para criação de micro órgãos humanos para posterior testes de medicamentos.
Este tipo de microtecnologia tem a vantagem de diminuir o preço das análises, além de reduzir risco de erro humano, pois tem um controle em tempo real e agilidade de mudança das condições do teste. Entretanto ainda existem limitações, como regulamentação e necessidade de sistemas externos para seu funcionamento, como baterias e sensores.
E o futuro?
Com o avanço da tecnologia eletrônica e fabricação de microchips, principalmente o grande investimento em impressão 3D, será mais viável fabricar microestruturas para análises, possibilitando cada vez mais o uso e a difusão da tecnologia lab-on-chip.
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Referências
Lab-on-chip technologies: making a microfluidic network and coupling it into a complete microsystem—a review, P Abgrall and A-M Gue, J. Micromech. Microeng. 17 (2007) R15–R49
Lab-on-a-chip for continuous-flow magnetic cell separation, M Hejazian, W Li, NT Nguyen – Lab-on-a-chip, 2015.
http://www.elveflow.com/microfluidic-tutorials/microfluidic-reviews-and-tutorials/introduction-to-lab-on-a-chip-2015-review-history-and-future/
Ola, queria acrescentar que no Brasil existe tecnologia de Human-on-chip no Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) que faz parte do Centro de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em Campinas-SP! Eles também desenvolvem tecnologias para substituir o uso de animais de laboratório.