Los bioingenieros de UCLA y la Universidad de Tokio han aumentado significativamente la velocidad a la que las gotas de líquido grandes, potencialmente conteniendo células vivas individuales, se puede clasificar intacto y a granel.
Según una investigación publicada en Avances de la ciencia , el avance podría conducir a un cribado más rápido, 20 veces más rápido que las tecnologías disponibles actualmente, para productos fabricados por células, como biocombustibles o anticuerpos.
Las tecnologías de microfluidos de gotitas se han convertido en herramientas poderosas en la medicina y la biotecnología. Dentro de estos dispositivos de microfluidos hay pequeños carriles que ayudan a enrutar millones de gotas de fluidos, que actúan como tubos de ensayo en miniatura para hacer crecer células y fomentar reacciones químicas. Las gotas que contienen un crecimiento o reacciones únicos se pueden clasificar automáticamente para aislar las células de interés del resto.
Gotitas más pequeñas, aproximadamente un tercio del grosor de un cabello humano de diámetro, se han utilizado previamente para hacer crecer o reaccionar células durante algunas horas. La masa más pequeña de estas gotitas hace que sean más fáciles de clasificar a altas velocidades por instrumentos.
Pero las gotitas no son lo suficientemente grandes para permitir el crecimiento y la supervivencia a largo plazo de la mayoría de las células. Aumentar el diámetro de una gota un poco más del doble da como resultado 10 veces más volumen, suficiente para envolver completamente una celda con un amplio cojín. Ese colchón líquido puede mantener las células vivas por mucho más tiempo e incluso permitirles crecer y dividirse dentro de la gota.
Sin embargo, estas gotas más grandes se rompen durante el procesamiento en sistemas anteriores, principalmente debido a su mayor inercia a medida que se movían.
"Hasta ahora, las velocidades más lentas requeridas para mover estas gotas más grandes disminuyen muchas de las ventajas de usar microfluidos, así que nos propusimos cambiar eso, "dijo Dino Di Carlo, Armond and Elena Hairapetian Professor de UCLA en Ingeniería y Medicina y uno de los autores principales del estudio. "La clave de esta investigación es:en lugar de aplicar un campo eléctrico muy fuerte de una sola vez para mover y clasificar una gota, que por lo general rompe las gotitas, aplicamos un campo eléctrico mucho más pequeño alrededor de cada gota muchas veces de manera secuencial, para desviarlo lentamente de su camino. Imagínese desviar un globo con muchos ventiladores pequeños, todos alineados y sincronizados para soplar solo cuando el globo pase, en lugar de usar un ventilador grande tremendamente turbulento ".
Los investigadores demostraron la técnica utilizando gotas grandes con una variedad de células, incluidas las células cancerosas, Células madre, microalgas y levaduras. Descubrieron que la nueva metodología podía mantener vivas las células, cultivar y secretar productos biológicos durante más tiempo en las gotas más grandes y permitir que el equipo clasifique las células a velocidades mucho más altas. El avance trae la clasificación automatizada y las velocidades de procesamiento analítico de gotas grandes en línea con las de las gotas más pequeñas.
"Esto abre nuevas vías en la fabricación de terapias biológicas y celulares, medicina de precisión, medicina regenerativa y biotecnología verde, Dijo Di Carlo. Por ejemplo, ahora podemos incubar y cultivar todo tipo de células y luego utilizar el procesamiento de microfluidos para buscar células con características de crecimiento o producción importantes en particular. Esto podría incluir encontrar las células T más prometedoras para combatir el cáncer, o células que secretan anticuerpos para enfermedades infecciosas como COVID-19 ".
Di Carlo dijo que la técnica podría aplicarse a las biotecnologías basadas en la agricultura porque el sistema podría clasificar las algas necesarias para la producción de biocombustibles o vitaminas a un ritmo más rápido.
