(Phys.org) —No, dos células biológicas son exactamente iguales. Incluso una pequeña muestra de tumor biopsiado contiene células con grandes variaciones en su tasa de proliferación, potencial de metástasis, capacidad de respuesta a las drogas, etc. Sin embargo, debido al gran tamaño de las herramientas utilizadas para analizar las celdas, los datos recopilados de muestras de tejido a menudo se promedian en una multitud de células. Como tal, puede que no represente con precisión el comportamiento de las células de interés individuales. Dado que analizar células individuales es muy importante para diseñar tratamientos efectivos, los investigadores están trabajando en formas de capturar células individuales, y muchos de ellos a la vez.

En un nuevo estudio publicado en Nano letras , investigadores de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, y el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. en Adelphi, Maryland, han diseñado y fabricado diminutas pinzas auto-plegables que pueden capturar células individuales debajo en vitro y potencialmente en vivo Ambientes. Las pinzas se pueden producir en serie, con quizás 100 millones en una oblea de 12 pulgadas, y potencialmente dirigido a una parte específica del cuerpo para capturar tipos específicos de células. Algo parecido a la forma en que una Venus atrapamoscas captura a su presa, las pinzas auto-plegables envuelven sus brazos alrededor de las células objetivo, aunque sin matarlos. En experimentos, los investigadores demostraron que las pinzas pueden capturar células de fibroblastos de ratón in vitro , así como glóbulos rojos.

"Creemos que este es un paso importante hacia el objetivo de capturar y analizar celdas individuales dentro del mismo dispositivo de una manera de alto rendimiento en ambos in vitro y en vivo condiciones, "David H. Gracias, Profesor de la Universidad Johns Hopkins, dicho Phys.org .

Esta pinza no es el primer dispositivo que puede capturar células individuales. En la actualidad, una amplia gama de técnicas como trampas ópticas y microfluídicas, citometría de flujo (en la que se utiliza un láser para suspender las células en una corriente de líquido), micropozos e incluso dispositivos robóticos en miniatura están disponibles para in vitro análisis unicelular. Sin embargo, estas técnicas enfrentan problemas como perder su agarre en las células o requerir cables y ataduras que restringen la movilidad, limitando su uso.

La pinza auto-plegable desarrollada en el nuevo estudio supera estos problemas porque tiene la capacidad de agarrar las células utilizando solo la energía de la liberación de tensión en sus propios materiales. sin necesidad de cables, ataduras, o baterías. El mecanismo de agarre se produce porque las "bisagras" de la pinza están hechas de SiO / SiO pretensado ₂ bicapa. Las bisagras están conectadas a un cuerpo rígido y brazos hechos solo de SiO. Cuando se expone a una solución salina, la capa de sacrificio subyacente libera los brazos y hace que se doblen hacia arriba y se cierren alrededor de una celda. Como materiales biocompatibles y bioabsorbibles, películas delgadas de SiO y SiO ₂ disolverse en fluidos biológicos con el tiempo.

Los investigadores demostraron que, usando fotolitografía, las pinzas se pueden fabricar en tamaños que van desde 10 a 70 µm de punta a punta cuando están abiertas, que es un rango de tamaño apropiado para captar una variedad de celdas individuales. Podrían fabricarse pinzas para que se plieguen en ángulos comprendidos entre 90 ° y 115 ° controlando el espesor de la película bicapa. Debido a que las pinzas tienen aberturas en la intersección de los brazos, nutrientes, desperdicio, y otros bioquímicos pueden fluir fácilmente hacia y desde las células. Los experimentos confirmaron que las pinzas no mataron las células, aunque algunas celdas se ajustaban a la forma de las pinzas. Debido a que las pinzas son ópticamente transparentes, son ideales para obtener imágenes de las células atrapadas utilizando microscopios ópticos. Aunque actualmente no se puede controlar el tiempo de cierre de las pinzas, los investigadores explican que en el futuro puede ser posible permitirles responder y cerrarse en torno a sustancias químicas específicas.

"En este momento, las pinzas se cierran espontáneamente al soltarse del sustrato, entonces la captura es estadística, "Gracias, dijo." En otros lugares, hemos demostrado con pinzas más grandes que se puede agregar un activador de polímero para hacer que tales herramientas respondan a la temperatura e incluso a enzimas como las proteasas. Por lo tanto, las pinzas de una sola celda también podrían responder potencialmente a las celdas individuales cuando se recubren con los elementos de reconocimiento adecuados ".

Debido a que las pinzas son tan pequeñas, tienen el potencial de usarse en muchas partes del cuerpo. Por ejemplo, podrían pasar a través de conductos estrechos dentro del circulatorio, nervioso central, y sistemas urogenitales. Para éstos en vivo usos, las pinzas pueden ser guiadas por elementos ferromagnéticos, y los biomarcadores con patrones en ellos podrían usarse para apuntar a células enfermas específicas. Para in vitro usos, El guiado también podría lograrse dopando las pinzas con elementos magnéticos como níquel, y el uso de campos magnéticos para mover las pinzas. En general, las diminutas herramientas tienen el potencial de forjar grandes mejoras en muchas áreas de la medicina, en el que los investigadores planean seguir trabajando.

"Sobre el in vitro Por otro lado, estamos tratando de desarrollar un ensayo de alto rendimiento para la captura y análisis de células individuales utilizando modalidades ópticas y eléctricas en un chip, "Gracias dijo". en vivo lado, nos gustaría explorar la posibilidad de biopsia y captura de células específicas en lugares de difícil acceso en vivo . "

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