Microfluídica

Volume 9 de Pesquisa Médica Militar, Número do artigo: 11 (2022) Cite este artigo

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As estratégias de diagnóstico tradicionais para detecção de doenças infecciosas requerem instrumentos de bancada que são inadequados para testes no local de atendimento (POCT). A microfluídica emergente, uma tecnologia altamente miniaturizada, automática e integrada, é um substituto potencial para os métodos tradicionais na realização de diagnósticos rápidos, de baixo custo, precisos e no local. Os diagnósticos moleculares são amplamente utilizados em dispositivos microfluídicos como as abordagens mais eficazes para a detecção de patógenos. Esta revisão resume os últimos avanços em diagnóstico molecular baseado em microfluídica para doenças infecciosas de perspectivas acadêmicas e perspectivas industriais. Primeiro, apresentamos os processos típicos de ácido nucleico no chip, incluindo pré-processamento de amostra, amplificação e leitura de sinal. Em seguida, quatro categorias de plataformas microfluídicas são comparadas com relação a recursos, méritos e deméritos. Discutimos ainda a aplicação do ensaio digital na quantificação absoluta de ácidos nucleicos. Os dispositivos de diagnóstico moleculares comerciais clássicos e recentes baseados em microfluídica são resumidos como prova do status atual do mercado. Finalmente, propomos direções futuras para o diagnóstico de doenças infecciosas baseado em microfluídica.

As doenças infecciosas surgem de patógenos, incluindo bactérias, vírus e parasitas, com distribuição global. Ao contrário de outras doenças, os patógenos infectam rapidamente e são transmitidos entre portadores humanos e animais por meio de inoculação, ar e água [1]. É essencial prevenir doenças infecciosas como medida de saúde pública. Existem três estratégias fundamentais para o manejo de doenças infecciosas: (1) controle da fonte de infecção; (2) bloqueio das vias de transmissão; e (3) proteger populações suscetíveis. Entre as estratégias fundamentais, o controle da fonte infecciosa é considerado a estratégia mais crucial devido à conveniência e baixo custo. Diagnóstico imediato, isolamento e tratamento de pessoas infectadas são essenciais, o que requer estratégias de diagnóstico rápidas, sensíveis e precisas [2]. O diagnóstico atual de doenças infecciosas geralmente combina exames clínicos baseados em sinais e sintomas e testes laboratoriais, como cultura de células e diagnóstico molecular, que exigem pessoal bem treinado, procedimentos demorados e equipamentos de teste caros [3, 4]. A prevenção de surtos de doenças infecciosas exige um diagnóstico rápido, de baixo custo, preciso e no local, particularmente em áreas com poucos recursos, onde as doenças infecciosas são geralmente prevalentes e graves [5], assim como o tratamento no deserto ou no campo de batalha, onde as emergências são imprevisíveis. ocorrem, mas a assistência médica é limitada [6]. Nesses casos, a microfluídica, uma tecnologia que combina tecnologia de sistemas microeletromecânicos, nanotecnologia ou ciência de materiais para manipulações precisas de fluidos [7,8,9,10], oferece uma nova oportunidade para testes no local de atendimento (POCT ) de patógenos infecciosos fora de hospitais e laboratórios. A tecnologia microfluídica permite uma rota de amostragem e economia de custos para diagnósticos moleculares durante surtos de doenças em comparação com diagnósticos laboriosos tradicionais. A disseminação mundial da doença do vírus corona 2019 (COVID-19) foi causada pelo coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2); como resultado, a importância da microfluídica para prevenção e controle oportunos da pandemia foi novamente enfatizada [11,12,13]. Comparado com os diagnósticos tradicionais, o POCT microfluídico utiliza dispositivos miniaturizados e portáteis, variando de analisadores de bancada a pequenas tiras de fluxo lateral, que conduzem testes próximos aos locais de amostragem [14]. Esses testes são avançados para preparação de amostra simplificada ou omitida, amplificação rápida de sinal e leitura de sinal sensível, levando a uma curta duração e resultados precisos em minutos. A disponibilidade e a produção massiva de ferramentas de ponto de atendimento baseadas em microfluídica expandiram suas aplicações para diagnósticos econômicos e diretos fora do hospital, perto do paciente ou até mesmo em casa.