| Summary: | La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una de las técnicas de biología molecular más
conocidas en el ámbito del diagnóstico de patologías y detección de organismos en diferentes
tipos de muestras. Esta técnica permite crear múltiples copias de una secuencia específica de
ADN, realizando varios ciclos compuestos por etapas a diferentes temperaturas. De esta forma,
partiendo de una cantidad reducida de muestra a analizar, se crean suficientes réplicas del
fragmento de ADN de interés como para que sea analizable o detectable en detalle. Entre las
aplicaciones principales de la PCR destacan la detección de enfermedades infecciosas como el
VIH o el SARS-CoV-2 y la detección de mutaciones en el ADN que puedan provocar
enfermedades como el cáncer, además de la detección de patógenos o trazas de alérgenos en
diferentes alimentos.
Las reacciones de PCR se suelen llevar a cabo en equipos de laboratorio conocidos como
termocicladores, los cuales están compuestos de un elemento calefactor que se encarga de ciclar
térmicamente las muestras a analizar. Sin embargo, estos instrumentos requieren rampas de
temperatura y volúmenes de muestra relativamente grandes para realizar las reacciones. Ante
este problema, la irrupción de la tecnología lab-on-a-chip y la microfluídica han acelerado el
desarrollo de sistemas miniaturizados para llevar a cabo diversos análisis de biología molecular
de forma más eficiente.
En concreto, la microfluídica digital (DMF) ofrece las ventajas propias de los sistemas
microfluídicos convencionales como tiempos de reacción más cortos, menor consumo de
reactivos, reducción de contaminación de muestras y mejora de la sensibilidad y eficiencia
general del sistema. Además, la DMF tiene ventajas adicionales respecto a la microfluídica
convencional, entre las que se encuentran la ausencia de microcanales y bombas de propulsión
de líquidos, altas velocidades de transferencia de muestras, la rápida transferencia de calor y la
ausencia de volúmenes vacíos o “muertos” en los dispositivos. Esto se debe a que la tecnología
DMF permite controlar volúmenes discretos de muestras de forma automatizada a lo largo de
una matriz de electrodos actuadores gracias a fuerzas electroestáticas.
Con el objetivo de crear un sistema eficiente de PCR, en este trabajo se ha desarrollado una
plataforma modular de microfluídica digital que permite integrar diferentes dispositivos DMF
para la amplificación de ácidos nucleicos por PCR. Para ello, se han diseñado y fabricado por
técnicas de microfabricación diferentes dispositivos DMF con los que, tras integrarlos en la
plataforma DMF desarrollada, se han realizado diversos estudios. En primer lugar, se han
desarrollado dispositivos DMF con los que se han llevado a cabo estudios del comportamiento
dinámico del sistema microfluídico propuesto. Después, se han desarrollado dispositivos DMF
enfocados a la realización de reacciones de PCR, con calefactores resistivos integrados, con los
que se han podido llevar a cabo amplificaciones de ácidos nucleicos por PCR de forma
satisfactoria y más eficiente en comparación con los sistemas de PCR convencionales,
validando además el sistema DMF desarrollado con muestras reales.
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