Rozdzielanie komórek za pomocą fal dźwiękowych

psu.edu

Technika wykorzystująca fale dźwiękowe do rozdzielania komórek będzie podstawą do produkcji na szeroką skalę miniaturowych aparatów medycznych wykonanych w technice lab-on-a-chip, które zrewolucjonizują diagnostykę medyczną. Nowe urządzenie opracowali i zaprezentowali naukowcy z Pennsylvania State University w USA.

W opracowanym prototypie dwie skupione wiązki dźwiękowe działają jak akustyczne szczypczyki w układzie o ciągłym przepływie komórek. Zmieniając częstotliwość fal dźwiękowych i mając do wyboru 5 i więcej różnych kanalików można w łatwy sposób zmieniać drogę przepływu komórek i dokonywać np. 5 równoczesnych analiz. Skraca to czas i zmniejsza koszt analizy. Całkowita wielkość urządzenia jest podobna do telefonu komórkowego.

Z urządzenia mogłyby korzystać laboratoria biologiczne, genetyczne i medyczne przy wykonywaniu badań krwi oraz genetycznych. Urządzenia obecne na rynku są drogie i pozwalają na rozdzielanie komórek jedynie do dwóch kanalików za jednym razem oraz wymagają zamknięcia komórek w kroplach specjalnych cieczy, co komplikuje dalsze analizy. W dodatku ze względu na małą wydajność i brak pełnej kontroli w obecnych metodach powstają aerozole, gazy, które wymagają specjalnych zabiegów związanych z bezpieczeństwem. Warto dodać, że proces rozdzielania za pomocą fal dźwiękowych nie niszczy komórek jak to ma miejsce w innych technikach rozdziału.

Urządzenie do rozdziału komórek zostało zbudowane z wykorzystaniem warstwy silikonu – polidimetylosiloksanu. Dwa równoległe przetworniki zamieniające prąd zmienny w fale dźwiękowe zostały umieszczone po dwóch przeciwległych końcach czipu. Oddziałujące ze sobą fale dźwiękowe tworzą punkty węzłowe w których skupia się ciśnienie fal akustycznych. Komórki przepływając przez te punkty poddawane są w tych punktach ciśnieniu i kierowane są do odpowiednich kanalików czipu. Przetwornikami można sterować poprzez zmianę częstotliwości i ciśnienia fal dźwiękowych.

Działanie urządzenia przetestowano na strumieniu fluorescencyjnych kulek polistyrenowych rozdzielanych do 3 kanalików. Przepływały bez przeszkód przez urządzenie - gdy przetworniki zaczęły wytwarzać ciśnienie, kulki trafiały do kanalików. W następnym eksperymencie z powodzeniem przeprowadzono rozdział komórek krwi zaatakowanych przez białaczkę.

(pj)