CMEMS-UMinho research centre: building advanced strategies on miniaturized biomedical platforms

Abstract

Miniaturized platforms have been under intensive development in many technological fields including biomedicine, pharmacology, biosecurity, food safety, environmental monitoring, among others. They are ideally miniature versions of their macroscale counterparts and thus usually integrate all components units of a complete laboratory assay. The attractiveness of miniaturization, especially in the biomedical field, can be attributed to their portability, low sample and reagents/solutions consumption, and reduced response time and cost assays. However, many challenges still need to be overcome to cross the challenging academia to industry barrier for their commercialization and widespread adoption. In the scope of the present communication, it is intended to discuss important development in the field carried out at the CMEMS-UMinho research center, including the development of a new generation of microfluidic substrates, biomimetic microfluidic cell culture environments, quantification of clinically relevant biomarkers, organ-on-a-chip for drug delivery monitoring, lab-on-a-chip for phytoplankton identification, lab-on-a-chip for cells sorting, among others.

As plataformas miniaturizadas têm vindo a sofrer um desenvolvimento ativo em diversas áreas tecnológicas, incluindo biomedicina, farmacologia, biossegurança, segurança alimentar, monitorização ambiental, entre outras. Estas consistem, idealmente, em versões miniaturizadas de sistemas homólogos à macroescala e, portanto, tipicamente integram todos os componentes necessário para um ensaio laboratorial. A atratividade da miniaturização, principalmente na área da biomédica, é atribuída à sua portabilidade, baixo consumo de amostras e reagentes/soluções, e redução no tempo de resposta e custo dos ensaios. No entanto, é necessário, ainda, superar muitos desafios para atravessar a barreira “academia versus indústria”, de modo a avançar para a sua comercialização e adoção generalizada. No âmbito da presente comunicação, pretendem-se discutir importantes desenvolvimentos na área, realizados no centro de investigação CMEMS-UMinho, incluindo o desenvolvimento de uma nova geração de substratos microfluídicos, ambientes microfluídicos biomiméticos para cultura de células, quantificação de biomarcadores clinicamente relevantes, organ-on-a-chip para monitorização de entrega de medicamentos, lab-on-a-chip para identificação de fitoplâncton, labon-a-chip para triagem de células, entre outros.