Máquina de estado finito implementada como circuito pneumático usando válvulas microfluídicas para criar laboratório

Relatório de 5 de junho de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Um grupo de engenheiros bioquímicos, Siavash Ahrar, Manasi Raje, Irene Lee e Elliot Hui, da Universidade da Califórnia, Irvine, desenvolveu uma máquina de estado finito (FSM) implementada como um circuito pneumático usando válvulas microfluídicas para construir um laboratório em um -lasca. Seu trabalho foi publicado na revista Science Advances.

Nos últimos anos, engenheiros bioquímicos e mecânicos têm trabalhado com o objetivo de automatizar muitos dos processos químicos que atualmente são feitos à mão - técnicos de laboratório treinados usando pipetas para determinar a concentração de uma substância química dissolvida em um líquido, por exemplo. A automatização dessas tarefas não apenas as tornaria mais baratas, como também poderia acelerar as coisas, potencialmente oferecendo resultados de laboratórios médicos em minutos, em vez de horas. Para isso, os engenheiros têm trabalhado para construir o que chamam de lab-on-a-chip. Nesse novo esforço, a equipe de pesquisa aplicou a pneumática ao problema.

Muitos processos químicos envolvem o movimento de líquidos. Os pesquisadores procuraram usar a pressão da água em vez da eletricidade ao construir circuitos para uso em um potencial lab-on-a-chip. Eles criaram um minúsculo sanduíche composto por painéis de vidro como pão e uma folha de silicone como interior. Mas antes de fazer o sanduíche, eles gravaram as vidraças para permitir a passagem de um líquido e abriram orifícios na folha de silicone para conectar os canais nas vidraças.

Para representar os conhecidos zeros e uns usados ​​em FSMs, a equipe usou a pressão – a pressão atmosférica regular representava um zero e a pressão induzida pelo vácuo representava um. Os programas de codificação eram feitos abrindo buracos na folha de silicone que lembrava os cartões perfurados usados ​​nos primeiros dias dos computadores.

A equipe então testou sua ideia criando um lab-on-a-chip simples de quatro bits, programado para conduzir a diluição em série – determinando a concentração de uma substância química em uma solução. A equipe mostrou que dispositivos microfluídicos como o deles poderiam um dia ser usados ​​para fins de teste de sangue não apenas para vírus como o SARS-CoV-2, mas também para suas concentrações.

Mais Informações: Siavash Ahrar et al, Computadores pneumáticos para controle embutido de microfluídica, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg0201

Informações do jornal:Avanços da ciência

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