Attoreactores químicos para zeptomoles de reactivos en volúmenes de attolitros

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Las reacciones químicas en microfluidos son habituales en biología. Los avances en microfluidos artificiales están permitiendo emular a la Naturaleza. Pavel Anzenbacher y Manuel Palacios de la Bowling Green State University, Ohio, EE.UU., han fabricado reactores químicos de flujo continuo de tamaño micrométrico, con un volumen de pocos attolitros y con unos zeptomoles de reactivos (unas 1500 moléculas). Cada reactor se encuentra en al intersección entre una red de microtubos con un diámetro de 0.2 micrómetros. ¿Para qué pueden servir? No está claro, pero a nivel de química teórica permiten estudiar experimentalmente las propiedades de reacciones químicas con pocas moléculas y comparar sus resultados con los obtenidos mediante simulaciones estocásticas. Nos lo cuenta Andrew J. deMello, Robert C. R. Wootton, “Miniaturization: Chemistry at the crossroads,” Nature Chemistry 1, 28-29, 8 March 2009 , haciéndose eco del artículo técnico de Pavel Anzenbacher, Jr, Manuel A. Palacios, “Polymer nanofibre junctions of attolitre volume serve as zeptomole-scale chemical reactors,” Nature Chemistry 11, 80-86, 27 March 2009 .

La idea es extremadamente sencilla. Es lo que es y nada más. Aún así tecnológicamente la manipulación de los attoreactores es de gran dificultad. Los reactores químicos ultrapequeños en la escala de los zeptomoles (10^{-21} moles) se encuentran en las intersecciones de nanofibras poliméricas obtenidas por electro-hilado (electrospun) con un diámetro entre 100-300 nm (nanómetros). la figura de arriba muestra claramente cómo funciona el sistema. Las nanofibras transversales permiten canalizar los reactivos. La aplicación de calor funde las uniones o cruces entre dos nanofibras resultando en la formación de un pequeño volumen de unos 5 attolitros en media. Dentro de estos attoreactores se produce la reacción deseada. La evolución de la reacción y de sus productos se puede analizar directamente dentro de los attoreactores mediante medidas de fluorescencia y mediante espectrometría de masas. El nuevo sistema permite definir una red de attoreactores.

El futuro de esta técnica: reducir el tamaño de los attoreactores hasta lograr reducir el número de moléculas que reaccionan en su interior. La aplicación estrella de esta técnica: la detección o identificación de macromoléculas biológicas (p.ej. proteínas) mediante su reacción en secuencia con una serie de attoreactores con diferentes reactivos.