Группа исследователей из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби разработала микроэлектрофлюидный зонд (MeFP) с поддержкой диэлектрофореза (DEP), который способен последовательно разделять и формировать модели клеток млекопитающих в открытой микрожидкостной системе. Клетки млекопитающих крошечные (примерно одна десятая диаметра одной пряди волоса), и поэтому становится очень сложно выборочно обогащать и структурировать клетки с разрешением одной клетки. Разработанный инструмент способен выборочно обогащать интересующие клетки с помощью магнитоподобного задержания, что приводит к захвату клеток-мишеней из потока жидкости, оставляя нецелевые клетки в потоке нетронутыми. Следовательно, задержанные клетки высвобождаются и наносятся на подложку в процессе, подобном 2D-печати.
Исследование продемонстрировало эффективность изоляции MeFP до 100 %, чистоту разделения 90 % и скорость осаждения шаблона в несколько секунд. Использование этого метода для сортировки, очистки и сборки клеток в контролируемые структуры является первым шагом в процессе тканевой инженерии.
Устройство также имеет потенциальное применение для последовательного захвата и характеристики циркулирующих опухолевых клеток (злокачественных клеток, обнаруженных в крови больных раком). Поскольку MeFP может напрямую помещать захваченные клетки на любую плоскую подложку, эти клетки можно впоследствии тестировать с несколькими химиотерапевтическими препаратами, используя только микрожидкостную функцию одного и того же устройства.
В статье «Микроэлектрофлюидный зонд для последовательного разделения клеток и формирования паттерна», опубликованной в журнале «Лаборатория на чипе», исследователи представляют процесс создания инструмента, который может разделять и паттернировать клетки, используя силы DEP в открытом пространстве. «бесканальная» микрофлюидная система, позволяющая расти клеточным структурам со сложной тканеподобной структурой. MeFP представляет собой микрожидкостный зонд с отверстиями для инъекций и аспирации, интегрированный с массивом электродов с микрогорбами на его конце. Настроив конфигурацию потока MeFP, исследователи смогли сформировать клеточную культуру, содержащую два разных типа клеток, для исследований взаимодействия гомотипических и гетеротипических клеток.
С помощью MeFP биологические клетки разных типов можно последовательно сортировать и одновременно формировать на любой плоской подложке, чтобы сформировать требуемые клеточные структуры и, возможно, тканевые конструкции. Примеры различных типов клеток включают раковые клетки, стволовые клетки, иммунные клетки и эритроциты, и это лишь некоторые из них.
«MeFP - это многофункциональный инструмент для манипулирования клетками в открытом бесканальном пространстве», - сказал ведущий исследователь и доцент кафедры механики и биомедицинской инженерии в NYUAD Мохаммад Касаймех, - «это демонстрация его простого, динамичного и настраиваемого характера. вдохновит на создание новых клеточных паттернов, тканевую инженерию и применение в науках о жизни."
«Разработанный инструмент может использоваться для сканирования любой плоской подложки и может разделять определенные клетки на основе их электронных подписей», - прокомментировал первый автор и научный сотрудник Global PhD в области машиностроения в NYUAD Айоола Т. Бриммо.
«Это первое исследование, в котором силы DEP сочетаются с открытым микрожидкостным зондом, обладающим свойствами гидродинамического ограничения и возможностями сканирования», - сказал второй автор и старший научный сотрудник в области машиностроения и биомедицинской инженерии в NYUAD Ануп Меначери.