Un equipo de investigación de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD, dirigido por el profesor asistente Dr. Ye Ai, está estudiando las interacciones entre el ultrasonido más allá del límite audible del oído humano y los objetos del tamaño de micras por ejemplo, células biológicassuspendido en soluciones acuosas. El equipo de investigación del Dr. Ai desarrolló recientemente una tecnología de clasificación de nivel de célula única altamente precisa utilizando un haz de onda de sonido altamente enfocado 50 μm de ancho, aproximadamente ¼ del diámetro de un solo cabello humano. Esta nueva tecnología de manipulación celular permite un aislamiento altamente precisode poblaciones de células raras en muestras biológicas complejas. Más concretamente, proporciona el potencial de encontrar una sola célula en un millón.
El análisis de células individuales, por ejemplo, la capacidad de examinar mutaciones de ADN a nivel de células individuales, es esencial para evaluar la heterogeneidad genética de los cánceres entre diferentes pacientes y, por lo tanto, tiene un gran potencial para avanzar hacia la medicina de precisión para el tratamiento del cáncer. La clave para implementarEl análisis de células individuales es la capacidad de aislar células individuales de muestras biológicas altamente heterogéneas. Según un reciente análisis de mercado realizado por Markets and Markets Research Pte Ltd, el tamaño del mercado global de clasificación celular es de USD 3.570 millones en 2016 y se espera que llegue a USD7.89 mil millones para 2021 con una tasa de crecimiento anual compuesta CAGR del 17.2%. Se espera que Asia sea el mercado de más rápido crecimiento en los próximos cinco años debido al aumento de las inversiones gubernamentales en biotecnología y el sector de la salud.
Actualmente, la clasificación y el aislamiento de poblaciones de células raras se realiza típicamente usando el sistema de clasificación de células activadas por fluorescencia FACS, una tecnología desarrollada hace casi 60 años. Sin embargo, los sistemas FACS actuales son complejos, voluminosos y costosos, y requieren personal altamente capacitadopara la operación, y puede producir aerosoles biopeligrosos en entornos abiertos. La tecnología de microfluídica capaz de una manipulación celular precisa tiene un gran potencial para reinventar la tecnología de clasificación celular de próxima generación.
En esta investigación, el equipo del Dr. Ai diseñó y construyó un sistema de clasificación acústica que incluía un canal microfluídico desechable, un generador de ondas de sonido reutilizable y un módulo de detección de fluorescencia. Las células objetivo con etiquetas fluorescentes específicas para sus biomarcadores de superficie pueden ser reconocidas por la fluorescenciamódulo de detección. Al detectar una sola celda objetivo, el sistema activa el generador de ondas sonoras para producir un haz de ondas sonoras altamente enfocado que puede desviar rápidamente la celda objetivo hacia la salida de recolección. El haz de ondas sonoras con un ancho de 50?m está altamente localizado, lo que permite una clasificación precisa a nivel de celda única.
El investigador principal, el Dr. Ai dijo: "En comparación con los sistemas FACS convencionales, los méritos de esta tecnología de clasificación celular incluyen un mecanismo de clasificación sustancialmente simplificado que reduce el tamaño del instrumento, reduce su complejidad y disminuye sustancialmente los costos. No solo eso, sino que tambiénpermite una clasificación de nivel de celda única más precisa y no deja daños en las celdas objetivo porque las ondas de sonido son mucho más suaves que los campos eléctricos ampliamente utilizados en los sistemas FACS convencionales ".
Esta nueva tecnología de clasificación de células ha sido publicada en Laboratorio en un chip , una revista de primer nivel centrada en la investigación en dispositivos y aplicaciones innovadores a micro y nanoescala. Dos estudiantes graduados de SUTD Zhichao Ma y Yinning Zhou y un investigador postdoctoral David Collins participaron en este proyecto.
El equipo del Dr. Ai ha desarrollado y demostrado un sistema prototipo de laboratorio completamente funcional, y actualmente está buscando subvenciones para comercializar esta tecnología como un instrumento de sobremesa que tiene una amplia aplicación en investigación biológica, diagnóstico clínico y terapéutica basada en células.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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