Una definición amplia de bio-MEMS puede utilizarse para referirse a la ciencia y la tecnología de funcionamiento a microescala para aplicaciones biológicas y biomédicas, que pueden incluir o no alguna función electrónica o mecánica.
En primer lugar, el descubrimiento de fármacos en las últimas décadas, hasta los años 90, se había visto limitado por el tiempo y el coste de realizar muchos análisis cromatográficos en paralelo en equipos macroscópicos.
La electroforesis capilar se convirtió así en el centro de atención para la separación química y del ADN.
Sin embargo, el uso de dispositivos basados en el silicio en aplicaciones biomédicas presenta algunos inconvenientes, como su elevado coste y su bioincompatibilidad.
En concreto, la superficie de los PDMS puede irradiarse con iones con elementos como el magnesio, el tantalio y el hierro para disminuir la hidrofobicidad de la superficie, lo que permite una mejor adhesión celular en aplicaciones "in vivo".
Los dispositivos analíticos basados en papel son especialmente atractivos para el diagnóstico en el punto de atención en los países en desarrollo, tanto por el bajo coste del material como por el énfasis en los ensayos colorimétricos que permiten a los profesionales médicos interpretar fácilmente los resultados a ojo.
La electrocinética ha sido explotada en los bio-MEMS para separar mezclas de moléculas y células utilizando campos eléctricos.
En la electroforesis, una especie cargada en un líquido se mueve bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado.
La electroforesis se ha utilizado para fraccionar pequeños iones, moléculas orgánicas cargadas, proteínas y ADN.
El enfoque isoeléctrico requiere un gradiente de pH (normalmente generado con electrodos) perpendicular a la dirección del flujo.
La microfluídica se refiere a los sistemas que manipulan cantidades pequeñas ( µL, nL, pL, fL) de fluidos en sustratos microfabricados.
Los enfoques microfluídicos de los bio-MEMS confieren varias ventajas: Cuando se añaden múltiples soluciones en el mismo microcanal, éstas fluyen en carriles de flujo separados (sin mezclarse) debido a las características del flujo laminar.
La interacción del analito con el biorreceptor provoca un efecto que el transductor puede convertir en una medida, como una señal eléctrica.
Esto da lugar a una flexión del cantiléver que se puede medir bien ópticamente (reflexión láser en un detector de cuatro posiciones) o bien eléctricamente (piezorresistencia en el borde fijo del cantiléver) debido a un cambio en la tensión superficial.
Estos canales pueden mover las muestras "in situ" en el cantiléver, sin sumergirlo, afectando mínimamente a su oscilación.
La ventaja de utilizar sensores en voladizo es que no se necesita una etiqueta detectable ópticamente en el analito o los biorreceptores.