Ces dernières années, la microfluidique est devenue une technologie révolutionnaire pour l’analyse biologique et le diagnostic médical, permettant le contrôle et la manipulation précis des fluides à l’échelle microscopique. Dans le même temps, les billes magnétiques fonctionnalisées sont devenues un outil indispensable pour la capture sélective et l'enrichissement des analytes cibles.
L’intégration de la microfluidique et des billes magnétiques peut générer des avantages synergiques pour améliorer les performances des tests. Cependant, réaliser ce potentiel nécessite des techniques innovantes pour contrôler activement les billes magnétiques au sein des dispositifs microfluidiques.
Face au développement de la technologie actuelle de contrôle magnétique, l'équipe des professeurs Jianlong Zhao et Shilun Feng de l'Institut des microsystèmes et des technologies de l'information de Shanghai, de l'Académie chinoise des sciences, a procédé à une catégorisation détaillée et à une introduction sur les mécanismes de manipulation des billes magnétiques dans les puces microfluidiques. L'article intitulé "Magnetic Bead Manipulation in Microfluidic Chips for Biological Application" a été publié dans la revue Cyborg and Bionic Systems. le 14 avril 2023.
"La manipulation magnétique combinée à la microfluidique a suscité une attention considérable en raison de plusieurs points de rencontre entre deux technologies, tels qu'un rapport surface/volume élevé et la contrôlabilité", ont déclaré les auteurs. "Dans cet article de synthèse, nous avons l'intention de présenter un aperçu complet et approfondi de la manipulation récente de billes magnétiques dans les puces microfluidiques et de ses applications biologiques."
Les auteurs de l'étude ont classé les techniques de manipulation de billes magnétiques en microfluidique en cinq types principaux :magnétophorèse, chaînes de billes magnétiques, lit fluidisé magnétique, gouttelettes magnétiques et billes magnétiques dans un micropuits.
Ces méthodes présentent différents avantages d’application selon les états de mouvement et les objectifs de détection des billes magnétiques. Par exemple, la magnétophorèse utilise des champs magnétiques non uniformes pour un mouvement orienté, les chaînes de billes magnétiques forment des structures en forme de chaîne pour la fixation ou la manipulation, les lits fluidisés magnétiques réalisent la fluidisation des billes magnétiques pour améliorer la capture de la cible, les gouttelettes magnétiques effectuent des opérations biochimiques sur les gouttelettes contenant des billes magnétiques. Les billes et les réseaux de micropuits immobilisent des billes magnétiques uniques pour la détection d'une seule molécule.
"Le rôle principal des billes magnétiques dans ces travaux était en fait de véhiculer des molécules de reconnaissance biologique pour capturer des biomarqueurs spécifiques. En fait, les billes magnétiques peuvent également être utilisées comme source de signal", ont déclaré les auteurs. Et quelques exemples et avantages utilisant la perle magnétique directement comme sortie de signal ont été fournis dans cette revue.
"Bien que le système de manipulation magnétique ait été considérablement développé, il lui reste encore de nombreux défis à relever face aux applications industrielles et cliniques", a déclaré Feng, soulignant que le débit actuel de traitement des échantillons des puces magnéto-microfluidiques est encore faible, ce qui ne peut pas répondre aux besoins. de tests cliniques à grande échelle.
Une plate-forme de manipulation magnétique à rétroaction en boucle fermée entièrement automatisée est toujours nécessaire de toute urgence, car les systèmes actuels reposent principalement sur des algorithmes de contrôle en boucle ouverte et ne peuvent effectuer le contrôle magnétique que par un ensemble donné de paramètres prédéterminés.
Les auteurs affirment que l'uniformité de la taille des billes magnétiques utilisées dans le système microfluidique est également un problème critique et qu'il est important de développer des techniques innovantes de séparation des particules pour obtenir un tri précis des billes magnétiques d'une taille donnée.
Les auteurs de l'article incluent Gaozhe Cai, Zixin Yang, Yu-Cheng Chen, Yaru Huang, Lijuan Liang, Shilun Feng et Jianlong Zhao.
Plus d'informations : Gaozhe Cai et al, Manipulation de billes magnétiques dans des puces microfluidiques pour applications biologiques, Cyborg et systèmes bioniques (2023). DOI :10.34133/cbsystems.0023
Informations sur le journal : Cyborg et systèmes bioniques
Fourni par l'Institut de technologie de Pékin Press Co., Ltd
