Ingenieros electricos, informáticos e ingenieros biomédicos de la Universidad de California, Irvine ha creado un nuevo laboratorio en un chip que puede ayudar a estudiar la heterogeneidad del tumor para reducir la resistencia a las terapias contra el cáncer.

En un artículo publicado hoy en Biosistemas avanzados , los investigadores describen cómo combinaron la inteligencia artificial, Impresión inkjet de microfluidos y nanopartículas en un dispositivo que permite el examen y diferenciación de cánceres y tejidos sanos a nivel unicelular.

"La heterogeneidad de células cancerosas y tumores puede conducir a una mayor resistencia terapéutica y resultados inconsistentes para diferentes pacientes, "dijo el autor principal Kushal Joshi, ex estudiante de posgrado de la UCI en ingeniería biomédica. El nuevo biochip del equipo aborda este problema al permitir la caracterización precisa de una variedad de células cancerosas de una muestra.

"El análisis unicelular es esencial para identificar y clasificar los tipos de cáncer y estudiar la heterogeneidad celular. Es necesario comprender la iniciación del tumor, progresión y metástasis para diseñar mejores fármacos para el tratamiento del cáncer, "dijo el coautor Rahim Esfandyarpour, Profesor asistente de la UCI de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, así como de ingeniería biomédica. "La mayoría de las técnicas y tecnologías utilizadas tradicionalmente para estudiar el cáncer son sofisticadas, voluminoso, costoso, y requieren operadores altamente capacitados y largos tiempos de preparación ".

Dijo que su grupo superó estos desafíos combinando técnicas de aprendizaje automático con tecnología de microfluidos e impresión de inyección de tinta accesible para desarrollar tecnologías de bajo costo, biochips miniaturizados que son simples de prototipar y capaces de clasificar varios tipos de células.

En el aparato, las muestras viajan a través de canales de microfluidos con electrodos cuidadosamente colocados que controlan las diferencias en las propiedades eléctricas de las células enfermas frente a las sanas en una sola pasada. La innovación de los investigadores de la UCI fue idear una forma de crear prototipos de partes clave del biochip en unos 20 minutos con una impresora de inyección de tinta. lo que permite una fácil fabricación en diversos entornos. La mayoría de los materiales involucrados son reutilizables o, si es desechable, barato.

Otro aspecto de la invención es la incorporación del aprendizaje automático para gestionar la gran cantidad de datos que produce el diminuto sistema. Esta rama de la IA acelera el procesamiento y análisis de grandes conjuntos de datos, encontrar patrones y asociaciones, predecir resultados precisos, y ayudar a la toma de decisiones rápida y eficiente.

Al incluir el aprendizaje automático en el flujo de trabajo del biochip, el equipo ha mejorado la precisión del análisis y ha reducido la dependencia de analistas expertos, que también puede hacer que la tecnología sea atractiva para los profesionales médicos en el mundo en desarrollo, Dijo Esfandyarpour.

"La Organización Mundial de la Salud dice que casi el 60 por ciento de las muertes por cáncer de mama ocurren debido a la falta de programas de detección temprana en países con escasos recursos, ", dijo." Nuestro trabajo tiene aplicaciones potenciales en estudios unicelulares, en estudios de heterogeneidad tumoral y, quizás, en el diagnóstico de cáncer en el lugar de atención, especialmente en países en desarrollo donde el costo, la infraestructura restringida y el acceso limitado a las tecnologías médicas son de suma importancia ".