Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur han creado una nueva plataforma con el potencial de extraer pequeños biomarcadores circulantes de enfermedades de la sangre del paciente. Esta técnica simple, rápida y conveniente podría ayudar a realizar diagnósticos de biopsia líquida, un procedimiento menos invasivo que el actualestándar de oro: biopsias tumorales. Los detalles de la nueva técnica, que utiliza equipos de laboratorio estándar, se informan esta semana en Biomicrofluídica , de AIP Publishing.
Las vesículas extracelulares son mensajeros celulares que se pueden encontrar en la sangre. En el cáncer, enfermedades cardiovasculares y sanguíneas, las vesículas transportan moléculas específicas relacionadas con la enfermedad biomarcadores que se pueden usar para diagnosticar estas enfermedades. Sin embargo, es difícil aislar las vesículas de la sangre, porque son partículas minúsculas, de solo 30-1,000 nanómetros de tamaño.
Los métodos actuales de extracción son clínicamente tediosos, largos y caros, con bajo rendimiento y baja pureza del extracto. En esta investigación, los científicos utilizaron una técnica centrífuga microfluídica, donde un rotor giratorio genera presión, lo que obliga a que la muestra de sangre del paciente fluyacanales microscópicos de un chip microfluídico especialmente diseñado. La fuerza centrífuga que impulsa esta extracción es similar a la fuerza G experimentada en una montaña rusa, pero mucho más fuerte.
Primero se agrega una muestra de sangre a la entrada del chip, y luego el chip se coloca en la plataforma centrífuga de separación y extracción de nanopartículas μCENSE. ΜCENSE se carga en una centrífuga de laboratorio estándar y se hace girar. Tarda menos de ocho minutospara que la sangre y las vesículas se separen, y el extracto se puede eliminar de la salida del chip. Esto es cien veces más rápido que el método ultracentrífugo de alta velocidad que se utilizó en el pasado. La plataforma μCENSE fue diseñada para aumentar el campo de fuerza externo dentro de unradio más pequeño, minimizando la fuerza centrífuga y los requisitos de tiempo.
"A medida que giramos el chip microfluídico, la muestra en la entrada comienza a migrar o moverse a este canal curvo", dijo Chwee Teck Lim, líder del estudio del equipo. "Una vez allí, las fuerzas centrífugas comienzan a separar las vesículas más pequeñas delas partículas más grandes, debido a que las fuerzas que actúan sobre las vesículas de diferente tamaño son diferentes. Por lo tanto, a medida que se mueven de entrada a salida, comienzan a separarse en diferentes zonas. Las partículas más pequeñas permanecen cerca de la pared interna del canal y las partículas más grandes se muevenhacia la pared exterior del canal, y esto los separa en dos salidas ". Este proceso es similar a cómo gira un separador para eliminar la crema de la parte superior de la leche.
Una vez aislado, el contenido molecular de las vesículas puede analizarse para detectar ciertos biomarcadores de la enfermedad. Este proceso incluye examinar el contenido de ácido nucleico y proteína. Para este estudio, el grupo demostró con éxito que el μCENSE era capaz de separar y enriquecer las vesículas del medio líquido expuestoa células cultivadas en un laboratorio, al mostrar que el biomarcador de proteína para vesículas, CD63, estaba presente.
La plataforma μCENSE es muy versátil para múltiples manipulaciones a microescala, ya que el chip microfluídico se puede rediseñar para la nanopartícula que necesita ser extraída.
Actualmente, el grupo de Lim está desarrollando el diseño del chip prototipo para aumentar su rendimiento y agilizar las pruebas clínicas. "Ya estamos tratando de llevar a cabo un ensayo con muestras clínicas de pacientes", dijo Lim. En última instancia, espera usar estotécnica para identificar qué biomarcadores serán útiles en la detección del cáncer.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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