Para desarrollar terapias efectivas contra patógenos, Los científicos primero deben descubrir cómo atacan a las células huésped. Una forma eficaz de realizar estas investigaciones a gran escala es mediante pruebas de detección de alta velocidad denominadas ensayos.

Investigadores de la Universidad de Texas A&M han inventado un método de separación celular de alto rendimiento que se puede utilizar junto con microfluidos de gotas, una técnica mediante la cual pequeñas gotas de líquido que contienen carga biológica o de otro tipo se pueden mover con precisión y a altas velocidades. Específicamente, los investigadores aislaron con éxito los patógenos adheridos a las células huésped de los que no estaban adheridos dentro de una sola gota de fluido utilizando un campo eléctrico.

"Aparte de la separación celular, la mayoría de los ensayos bioquímicos se han convertido con éxito en sistemas de microfluidos de gotitas que permiten pruebas de alto rendimiento, "dijo Arum Han, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática e investigador principal del proyecto. "Hemos abordado esa brecha, y ahora la separación celular se puede realizar de una manera de alto rendimiento dentro de la plataforma de microfluidos de gotas. Este nuevo sistema ciertamente simplifica el estudio de las interacciones huésped-patógeno, pero también es muy útil para aplicaciones de detección de drogas o microbiología ambiental ".

Los investigadores informaron sus hallazgos en la edición de agosto de la revista. Laboratorio en un chip .

Los dispositivos de microfluidos consisten en redes de canales o tubos del tamaño de una micra que permiten movimientos controlados de fluidos. Recientemente, Los microfluidos que utilizan gotas de agua en aceite han ganado popularidad para una amplia gama de aplicaciones biotecnológicas. Estas gotitas que son picolitros (o un millón de veces menos que un microlitro) en volumen, pueden utilizarse como plataformas para realizar reacciones biológicas o transportar materiales biológicos. Millones de gotas dentro de un solo chip facilitan experimentos de alto rendimiento, no solo ahorra espacio en el laboratorio, sino también el costo de los reactivos químicos y la mano de obra.

Los ensayos biológicos pueden involucrar diferentes tipos de células dentro de una sola gota, que eventualmente deben separarse para análisis posteriores. Esta tarea es extremadamente desafiante en un sistema de microfluidos de gotas, Dijo Han.

"Obtener la separación de las células dentro de una pequeña gota es extremadamente difícil porque, si tú lo piensas, primero, es una pequeña gota de 100 micrones de diámetro, y segundo, dentro de esta gotita extremadamente pequeña, varios tipos de células se mezclan todos juntos, " él dijo.

Desarrollar la tecnología necesaria para la separación celular, Han y su equipo eligieron un sistema modelo huésped-patógeno que consiste en la bacteria Salmonella y el macrófago humano. un tipo de célula inmunitaria. Cuando ambos tipos de células se introducen dentro de una gota, algunas de las bacterias se adhieren a las células de los macrófagos. El objetivo de sus experimentos era separar las salmonelas que se adhieren al macrófago de las que no.

Para la separación celular, Han y su equipo construyeron dos pares de electrodos que generaron un campo eléctrico oscilante muy cerca de la gota que contiene los dos tipos de células. Dado que las bacterias y las células huésped tienen formas diferentes, tamaños y propiedades eléctricas, encontraron que el campo eléctrico producía una fuerza diferente en cada tipo de célula. Esta fuerza resultó en el movimiento de un tipo de célula a la vez, separando las células en dos ubicaciones diferentes dentro de la gota. Para separar la gota madre en dos gotas hijas que contienen un tipo de células, los investigadores también hicieron una unión de división en forma de Y aguas abajo.

Han dijo que aunque estos experimentos se llevaron a cabo con un huésped y un patógeno cuya interacción está bien establecida, su nuevo sistema de microfluidos equipado con separación en gota es más útil cuando se desconoce la patogenicidad de las especies bacterianas. Añadió que su tecnología permite cribado de alto rendimiento en estas situaciones y para otras aplicaciones en las que se requiere separación de células.

"Las manos robóticas que manejan líquidos pueden realizar millones de análisis, pero son extremadamente costosas. Los microfluidos de gotas pueden hacer lo mismo en millones de gotas, mucho más rápido y mucho más barato, "Han dijo." Ahora hemos integrado la tecnología de separación celular en sistemas de microfluidos de gotas, permitiendo la manipulación precisa de células en gotitas de una manera de alto rendimiento, que no era posible antes ".