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Sobre os avanços na automatização e miniaturização do estudo de reações químicas (~1500 ensaios/dia) e o conceito de Lab-on-a-chip




"Na vanguarda dos novos empreendimentos sintéticos, como a descoberta de medicamentos ou a síntese de produtos naturais, grandes quantidades de materiais raramente se encontram disponíveis, e os prazos são apertados. 

Uma plataforma de automação miniaturizada que permita a experimentação de alta produtividade com vista ao rastreamento de rotas sintéticas para identificar condições de operação reacionais passíveis de scale-up seria um avanço transformador. 

Como a química automatizada e miniaturizada é difícil de realizar na presença de sólidos ou solventes orgânicos voláteis, a maior parte do "kit de ferramentas" sintético não pode ser facilmente miniaturizado. 

Usando as reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio como um caso de teste, desenvolvemos reações amigáveis à automação tendo o dimetilsulfóxido como meio, e ocorrendo à temperatura ambiente. Este avanço permitiu-nos acoplar a robótica usada na biotecnologia com técnicas emergentes de análise de alto rendimento baseadas em espectrometria de massa. 

Deste modo, mais de 1500 experiências químicas foram realizadas em menos de um dia, usando apenas 0,02 miligramas de material por reação."

Fonte: SANTANILLA, Alexander Buitrago, et al. Nanomole-scale high-throughput chemistry for the synthesis of complex molecules. Science, 2015, 347.6217: 49-53.

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  • O conceito de Lab-on-a-chip

"Lab-on-a-chip é um dispositivo que integra uma ou várias funções de laboratório em um único chip de apenas milímetros para alguns centímetros quadrados de tamanho [1-3]. Lab-on-a-chip trata de volumes de fluidos extremamente pequenos (pode ser inferior a picolitros).

(...) Recentemente, as empresas e os grupos de pesquisa aplicada interessaram-se por diferentes aplicativos de laboratório em formato de chip, como análise química, monitoramento ambiental e diagnóstico médico. No entanto, a aplicação de lab-on-a-chip ainda é nova e modesta [9]. As aplicações de Lab-on-a-chip incluem quimioterapia sintética (por exemplo, rastreio rápido e microrreactores para produtos farmacêuticos). Além disso, espera-se que a investigação em lab-on-a-chip se estenda para o downscaling de estruturas de manipulação de fluidos usando a nanotecnologia [10, 11]. Os canais submicrométricos e nanométricos, os labirintos de DNA, a deteção de células únicas e os nanosensores tornam-se possíveis, o que permite novas formas de interação com espécies biológicas e grandes estuturas moleculares [12]. A área de chips automatizados tem sucesso comercial em tecnologias da vida, permitindo um aumento drástico na produção de medicamentos na indústria farmacêutica [13]. "

Fonte: Ghallab, Y. H.; Badawy, W., Lab-on-a-chip: Techniques, Circuits, and Biomedical Applications. Artech House: 2010.

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