Microfluidic Diffusional Sizing (MDS)

Como funciona o MDS – Microfluidic Diffusional Sizing

(Dimensionamento difusional microfluídico)

Em uma análise Microfluidic Diffusional Sizing (MDS), dois fluxos de líquido são introduzidos em dois canais separados um ao lado do outro, um de fluxo auxiliar e um fluxo laminar em um canal microfluídico. Como não há mistura convectiva ⁽¹⁾ das duas correntes, a única maneira de as partículas se moverem para a corrente auxiliar é por difusão. A taxa dessa difusão depende do tamanho da partícula, conforme determinado pela equação de Stokes-Einstein, de modo que partículas pequenas se difundem mais rapidamente do que partículas grandes. A difusão pode ocorrer em qualquer ponto ao longo do comprimento da câmara de difusão, mas no final os fluxos são redivididos, e neste ponto o grau de difusão é fixo.

(1) Mistura por convecção – Ocorre transferência de grandes grupos de partículas por meio de pás e colabora com a mistura de partículas macroscópicas. A mistura ocorre de maneira rápida, mas não ocorre no interior dos blocos (as partículas não se movem) então é necessário um tempo de mistura maior

Se houver um “evento de ligação” em uma amostra, entre a proteína marcada e o parceiro de ligação, o complexo ligado resultante será maior do que a proteína marcada não ligada e não se difundirá tão longe no canal paralelo quanto se estivesse se ligando.

Uma vez que os líquidos foram permitidos a fluir em seus canais paralelos adjacentes na câmara de difusão, eles são então divididos novamente em dois canais, e o raio hidrodinâmico das moléculas em cada um dos dois canais pós-difusão é então medido.

A extensão dessa difusão pode ser medida com precisão, de modo que em um único experimento, informações podem ser obtidas sobre afinidade (KD), concentração e estequiometria, tudo sob condições fisiologicamente relevantes.

A quantidade de proteína em cada corrente é determinada usando um corante fluorogênico reativo a amina. A fluorescência total combinada é usada para determinar a concentração de proteína em solução, e a razão de fluorescência entre as duas correntes é usada para determinar o coeficiente de difusão da proteína, que por sua vez é usado para determinar o raio hidrodinâmico da proteína.

Como a difusão ocorre enquanto a proteína está em seu estado nativo, o tamanho relatado é o da proteína nativa em solução. E como todo esse processo ocorre em volumes microfluídicos, a medição pode ser realizada rapidamente e com o mínimo de entrada de amostra.

Portanto, em termos muito amplos, a capacidade do MDS de fazer tais medições pode permitir com precisão a caracterização biofísica de muitos tipos de interações moleculares

Figura: Esquema representando o fluxo de amostra através de um chip microfluídico durante a análise MDS em um instrumento Fluidity One. – Fonte: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273620300419

Para que serve?

As aplicações potenciais do MDS são, portanto, de longo alcance e, na área das ciências da vida, incluem o estudo de interações de proteínas com antígenos ou outras proteínas, DNA ou lipídios, para citar apenas alguns.

Quanto mais os cientistas entenderem sobre as interações de proteínas, mais saberemos sobre o funcionamento interno de uma célula e, mais importante, entenderemos melhor o que acontece quando a função celular normal é subvertida na doença humana.

Fontes de pesquisa:

Por Pedro Alexandre Sertek

Amoreira Consultoria