IBM: Tecnologia lab-on-a-chip

Le tecnologie lab-on-a-chip sono diventate uno strumento diagnostico estremamente utile per i medici, poiché possono essere significativamente più veloci, portabili e facili da utilizzare dei sistemi attuali nonché richiedere volumi inferiori di campionamento per contribuire a rilevare eventuali patologie. L'obiettivo è ridurre a un singolo chip di silicio tutti i processi necessari per l'analisi di una malattia che normalmente dovrebbe essere eseguita in un laboratorio di biochimica su vasta scala.

Utilizzando una tecnologia chiamata spostamento laterale deterministico su scala nanometrica, o nano-DLD, Joshua Smith e Benjamin Wunsch di IBM sono riusciti a sviluppare una tecnologia lab-on-a-chip che permette a un campione liquido di passare, a flusso continuo, attraverso un chip di silicio contenente una matrice di pilastri asimmetrica, il quale consente al sistema di separare una cascata microscopica di nanoparticelle, suddividendole in base alle dimensioni fino a una risoluzione dell'ordine delle decine di nanometri. IBM ha già ridimensionato il chip portandolo a 2 cm per 2 cm, proseguendo nello sviluppo per aumentare la densità del dispositivo, in modo da migliorarne la funzionalità e il throughput.

Proprio come una strada che passa attraverso una piccola galleria consente il passaggio soltanto alle automobili di ridotte dimensioni, costringendo i veicoli più grandi a una deviazione, la tecnologia nano-DLD utilizza una serie di pilastri per deviare le particelle più grandi, consentendo invece alle particelle più piccole di fluire in modo continuo attraverso gli spazi tra i pilastri della matrice, separando in modo efficace questo “traffico” di particelle in base alle dimensioni e senza perturbare il flusso. Gli scienziati IBM hanno notato un aspetto interessante, cioè che le matrici nano-DLD possono anche separare una miscela costituita da particelle di svariate dimensioni in una serie di flussi, un effetto molto simile a quello di un prisma che divide la luce bianca in diversi colori. La natura di flusso continuo di questa tecnologia aggira la necessità di elaborazione batch stop-and-go tipica delle tecniche di separazione convenzionali.

Sfruttando la vasta esperienza di IBM nel campo dei semiconduttori, insieme alle sue crescenti competenze nel campo della biologia sperimentale, gli scienziati IBM hanno sfruttato processi riproducibili con impiego di silicio per produrre le matrici nano-DLD per il proprio dispositivo lab-on-a-chip. Come parte integrante della loro attuale strategia, i ricercatori IBM stanno studiando come aumentare la diversità delle bioparticelle che possono essere separate con il loro dispositivo e come aumentare la precisione e la specificità per le applicazioni cliniche reali.