El nuevo sistema aprovecha las reacciones químicas minúsculas que tienen lugar en las intersecciones entre las nanofibras de polímero. El proceso es económico y sencillo; entre otras aplicaciones, podría utilizarse para realizar pruebas de alto rendimiento con las etiquetas nuevas de identificación de proteínas o de ADN que son mejores que las que se emplean actualmente para la secuenciación. El proceso también podría utilizarse para detectar moléculas biológicas raras como proteínas de indicio características de las primeras etapas del cáncer y otras enfermedades.
Otros investigadores utilizan sistemas de microfluídica para producir reacciones químicas a pequeña escala, redes de tuberías y bombas minúsculas que encaminan a los elementos químicos en un chip. El nuevo método, desarrollado por el químico Pavel Anzenbacher en la Universidad Bowling Green State University, en Ohio (Estados Unidos), es completamente diferente. Los reactantes se suspenden en nanofibras de polímero secas y sólo interactúan entre sí cuando las fibras hacen contacto.
Anzenbacher monta los reactores de fibra utilizando una técnica establecida llamada electrohilado. Llena una jeringuilla equipada con una aguja muy fina con poliuretano líquido y deja que se forme una gotita en la punta para, a continuación, aplicarle un voltaje. El rechazo de cargas impulsa a que la gotita forme fibras de polímero alargadas, cada una de entre 100 y 300 nanómetros de diámetro. Anzenbacher se dio cuenta de que la técnica podría utilizarse para crear vasos de reacción al hilar una red de fibras mediante el electrohilado de soluciones de poliuretano que contienen pequeñas cantidades de reactantes. Las fibras dispuestas de norte a sur contienen un reactante; las fibras que van de este a oeste contienen otro. Cuando éstas se funden con algo de calor, los elementos químicos de las uniones se mezclan y reaccionan. Después se puede identificar a los productos mediante varios métodos, incluyendo imágenes de fluorescencia y espectrometría de masas.
En un documento publicado esta semana en la revista Nature Chemistry, Anzenbacher describe la utilización de reactores diminutos para probar cuatro reacciones diferentes. Éstas ocurren sólo entre zeptomoles de moléculas, alrededor de 1.000 moléculas individuales.
Dos de las reacciones que se utilizaron para probar el método implicaron la combinación de moléculas de colorante fluorescente, que se iluminan únicamente cuando se reúnen con su objetivo homólogo en las fibras opuestas. Una de las áreas de investigación de Anzenbacher es el desarrollo de los tintes para la detección de fragmentos de proteína o de bases de ADN particulares, y está desarrollándo las fibras de reacción de attolitro (la billonésima parte de un litro) para la detección de alto rendimiento de esos tintes. El sistema de Ohio también podría modificarse para estudiar miles de interacciones de proteínas utilizando muestras muy pequeñas.
Anzenbacher asegura que la ventaja principal de los reactores de fibra frente a otras técnicas es el gasto. Los volúmenes de reacción baja también son una ventaja porque prueban reacciones nuevas cuyos productos son desconocidos. "No hay un veneno lo suficientemente tóxico como para que algunas moléculas te pudieran matar", concluye Anzenbacher. Es más, los reactantes y sus productos están confinados dentro de las fibras, no se van a evaporar y no se van a derramar.