Nanotecnologia

Uma linguagem de programação para automatizar a química

Linguagem de programação de biochips automatiza a química
A arquitetura de programação vê o biochip como uma série de ladrilhos, que são arranjados de forma lógica para automatizar as decisões. [Imagem: Daniel Grissom et al. - 10.1145/2567669]

Automatizando a química

A tecnologia microfluídica já está incorporada em um sem-número de biochips, microlaboratórios, lab-on-a-chips e um igualmente sem-número de outros nomes.

De forma geral, um microlaboratório ou biochip é um dispositivo que integra as funções de laboratório em um chip com alguns milímetros ou centímetros de tamanho - eles são fabricados com técnicas similares às usadas para fabricar os processadores e outros circuitos integrados eletrônicos, daí serem chamados de chips.

Mas a intenção é que eles resolvam problemas em áreas muito diferentes, incluindo o sequenciamento de DNA, a descoberta de novos medicamentos, a detecção de vírus e inúmeros exames biomédicos.

Antes, porém, será necessário aprender a programar esses biochips, em cujas veias correm compostos químicos em estado líquido, e não elétrons, como nos chips eletrônicos.

É o que estão fazendo Daniel Grissom e seus colegas da Universidade da Califórnia em Riverside, nos Estados Unidos.

Eles adaptaram uma linguagem de programação voltada à biologia para automatizar as reações bioquímicas no interior dos biochips.

"Se você pensar no início dos computadores, eles eram basicamente ferramentas para automatizar a matemática. O que estamos criando são dispositivos que poderão automatizar a química," afirma o professor Philip Brisk, orientador da equipe.

Linguagem de programação biológica

Linguagem de programação de biochips automatiza a química
A linguagem de programação permite automatizar as reações dentro dos biochips. [Imagem: Daniel Grissom et al. - 10.1145/2567669]

Como são parentes muito próximos dos circuitos integrados eletrônicos, os microlaboratórios são equipados com sensores eletrônicos semelhantes aos usados em celulares inteligentes e tablets.

Estes sensores permitem analisar os dados das reações para tomar decisões sobre o que fazer a seguir, por exemplo, selecionando os canais por onde os compostos deverão circular dentro do chip, quais compostos devem se misturar, quais devem ser descartados etc.

A equipe começou com uma linguagem de programação biológica, a BioCoder, desenvolvida pelo escritório de pesquisa da Microsoft na Índia. Ela foi originalmente criada para melhorar a reprodutibilidade e viabilizar a automação de experimentos de biologia usando uma linguagem de programação para expressar a série de passos realizados em cada experimento.

A equipe modificou a BioCoder para torná-la capaz de processar as leituras dos sensores dos microlaboratórios em tempo real.

"Nós estamos realmente tentando eliminar a interação humana o máximo possível," disse Brisk. "Agora, você tem um chip, você o usa e, em seguida, você o analisa. Através da automação e da programação, você elimina o erro humano, reduz os custos e acelera todo o processo."

A equipe planeja agora construir um protótipo de chip que possa ser programado e usado em aplicações do mundo real.

Bibliografia:

Interpreting Assays with Control Flow on Digital Microfluidic Biochips
Daniel Grissom, Christopher Curtis, Philip Brisk
ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems
Vol.: 10 Issue 3 - Article 24
DOI: 10.1145/2567669




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