Un nuevo dispositivo desarrollado por ingenieros y médicos de UCLA puede eventualmente ayudar a los científicos a estudiar el desarrollo de enfermedades. les permite capturar imágenes mejoradas del interior de las células y conducir a otras mejoras en la investigación médica y biológica.

Los investigadores crearon una herramienta automatizada altamente eficiente que entrega nanopartículas, enzimas anticuerpos, bacterias y otras cargas de "gran tamaño" en células de mamíferos a una tasa de 100, 000 células por minuto, significativamente más rápido que la tecnología actual, que funciona aproximadamente a una celda por minuto.

La investigación, publicado en línea en Métodos de la naturaleza el 6 de abril fue dirigido por Eric Pei-Yu Chiou, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial y de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli. Los colaboradores incluyeron estudiantes, personal y miembros de la facultad de la escuela de ingeniería y la Escuela de Medicina David Geffen de UCLA.

En la actualidad, la única forma de entregar la llamada carga grande, partículas de hasta 1 micrómetro de tamaño, en las células es mediante el uso de micropipetas, herramientas similares a jeringas comunes en los laboratorios, que es mucho más lento que el nuevo método. Otros enfoques para inyectar materiales en las células, como el uso de virus como vehículos de administración o métodos químicos, solo son útiles para moléculas pequeñas, que suelen tener varios nanómetros de longitud. (Un nanómetro es una milésima parte de un micrómetro).

El nuevo dispositivo, llamada herramienta de cirugía biofotónica asistida por láser, o EXPLOSIÓN, es un chip de silicio con una serie de orificios de un micrómetro de ancho, cada uno rodeado por un asimétrico, Recubrimiento semicircular de titanio. Debajo de los orificios hay un pozo de líquido que incluye las partículas a entregar.

Los investigadores utilizan un pulso láser para calentar el revestimiento de titanio, que hierve instantáneamente la capa de agua adyacente a partes de la celda. Eso crea una burbuja que explota cerca de la membrana celular, resultando en una gran fisura, una reacción que toma sólo alrededor de una millonésima de segundo. La fisura permite que el líquido lleno de partículas debajo de las células se atasque en ellas antes de que la membrana se vuelva a sellar. Un láser puede escanear todo el chip de silicio en unos 10 segundos.

Chiou dijo que la clave del éxito de la técnica es la incisión instantánea y precisa de la membrana celular.

"Cuanto más rápido cortes, cuantas menos perturbaciones tenga en la membrana celular, "dijo Chiou, quien también es miembro del California NanoSystems Institute.

Insertar grandes cargas en celdas podría conducir a una investigación científica que antes no era posible. Por ejemplo, la capacidad de producir mitocondrias, podría alterar el metabolismo de las células y ayudar a los investigadores a estudiar las enfermedades causadas por el ADN mitocondrial mutante.

También podría ayudar a los científicos a analizar la función de los genes involucrados en el ciclo de vida de los patógenos que invaden la célula y comprender los mecanismos de defensa de la célula contra ellos.

"Ahora no importa el tamaño o el tipo de material que desee entregar. Puede simplemente introducirlo todo en la celda, "Dijo Chiou.

"La nueva información obtenida de este tipo de estudios podría ayudar a identificar objetivos de patógenos para el desarrollo de fármacos, o proporcionar información fundamental sobre cómo la interacción patógeno-huésped permite que se produzca una infección productiva o una respuesta celular eficaz, "dijo el Dr. Michael Teitell, jefe de la división de patología pediátrica y del desarrollo, y coautor del artículo.

Debido a que el dispositivo puede entregar carga a 100, 000 células a la vez, un solo chip puede proporcionar suficientes datos para un análisis estadístico de cómo responden las células en un experimento.