La microscopía de fluorescencia brinda a los investigadores un poder increíble para iluminar las estructuras más pequeñas y capturar las actividades en tiempo real de las células vivas al marcar moléculas biológicas con un verdadero arco iris de tintes fluorescentes. Este poder tiene un costo:la tecnología puede ser costosa y llevar mucho tiempo y, hasta aquí, ha resistido los intentos de automatización.

Sin embargo, esta situación puede estar cambiando, con la introducción de plataformas basadas en chips de microfluidos. Un equipo de investigadores japoneses ha desarrollado una de estas plataformas recientemente desarrolladas. Su sistema permite a los científicos obtener imágenes rápidamente de células fluorescentes que crecen dentro del chip utilizando un sensor de imagen CMOS. la misma tecnología que se encuentra en la cámara de un teléfono inteligente. El nuevo sistema, descrito esta semana en Anticipos de AIP , tiene numerosos usos potenciales en la investigación biomédica.

"Los microscopios ópticos de sobremesa convencionales son herramientas poderosas para los investigadores, pero no son realmente adecuados para sistemas completamente automatizados debido al costo y la necesidad de técnicos bien capacitados, "dijo Hiroaki Takehara, quien investiga los dispositivos de procesamiento celular automatizados en la Universidad de Tokio y es uno de los autores del estudio.

Para desarrollar un sistema en chip, se asoció con el coautor Jun Ohta del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara, experto en tecnología de sensores de imagen CMOS.

Otros grupos han desarrollado anteriormente sistemas de microscopía fluorescente basados ​​en chips, pero esas configuraciones requerían que la muestra se sentara directamente en el chip del sensor de imagen, que introduce el riesgo de contaminación cruzada. Estos sistemas no pueden ser realmente de alto rendimiento porque los chips sensores deben lavarse entre usos.

Takehara y sus colegas desarrollaron chips desechables para superar estas limitaciones. El chip contiene canales de microfluidos especialmente diseñados para el cultivo de células y la introducción de medios de cultivo, fármacos y otras moléculas biológicas. El chip tiene un fondo de vidrio ultrafino que minimiza la distancia entre las celdas y el sensor de contacto que se encuentra debajo. Un sensor de imagen CMOS detecta la fluorescencia emitida por las células, lo convierte en una señal electrónica y luego reconstruye la imagen.

Para demostrar la efectividad de su sistema, los investigadores cultivaron células que contenían tintes fluorescentes en sus núcleos dentro de los microcanales. Cuando expusieron las células al factor de crecimiento endotelial (EGF), que causa la proliferación celular, los cultivos emitieron una señal de fluorescencia más intensa que los cultivos que no fueron tratados con EGF, lo que indica que el sensor detectó crecimiento celular.

Los autores reconocen que la plataforma de microscopía de fluorescencia en chip produce imágenes con una resolución espacial más pobre que las de los microscopios de fluorescencia convencionales. pero ofrece la ventaja de ser compatible con sistemas totalmente automatizados. El pequeño tamaño y la asequibilidad de la plataforma también la hacen atractiva para su uso en dispositivos implantables para medir la glucosa o incluso la actividad cerebral.

En el trabajo futuro, Takehara planea explorar el uso de la plataforma para monitorear la producción de células madre para su uso en medicina regenerativa y para detectar nuevos medicamentos.

"El costo excesivo del desarrollo de nuevos medicamentos farmacéuticos y la necesidad urgente de una tecnología de detección [asequible] se ha convertido en un problema urgente, "Dijo Takehara." Un sistema totalmente automatizado, desde la manipulación de muestras hasta la detección, sin la necesidad de técnicos bien capacitados es una tecnología clave, y desempeña un papel fundamental en el desarrollo de exámenes de detección rentables basados ​​en células ".