Mikrorobotter til at ændre den måde, vi arbejder med cellulært materiale på

I en ny undersøgelse offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskere fra University of Toronto har demonstreret en ny og ikke-invasiv måde at manipulere celler gennem mikrorobotik.

Cellemanipulation - flytning af små partikler fra et sted til et andet - er en integreret del af mange videnskabelige bestræbelser. En metode til at manipulere celler er gennem optoelektronisk pincet (OET), som bruger forskellige lysmønstre til direkte at interagere med objektet af interesse.

På grund af denne direkte interaktion, der er begrænsninger for den kraft, der kan påføres, og hastigheden, hvormed cellematerialet kan manipuleres. Det er her brugen af ​​mikrorobotik bliver nyttig.

Et team af forskere ledet af postdoc dr. Shuailong Zhang og professor Aaron Wheeler, har designet mikrorobotter (der arbejder på sub-millimeter skala), der kan betjenes af OET til cellemanipulation.

I stedet for at bruge lys til at interagere direkte med cellerne, lyset bruges til at styre tandhjulsformede mikrorobotter, der kan "øse op" cellemateriale, transportere den og derefter levere den. Denne manipulation kan udføres ved større hastigheder, mens den forårsager mindre skade på materialet sammenlignet med traditionelle OET-metoder.

"Disse lysdrevne mikrorobotters evne til at udføre ikke-invasiv og nøjagtig kontrol, isolering og analyse af celler i komplekse biologiske miljøer gør dem til et meget kraftfuldt værktøj, " siger Zhang.

"Traditionelle teknikker, der bruges til at manipulere enkelte celler, mens de evalueres ved mikroskopi, er langsomme og kedelige, kræver en masse ekspertise at udføre, " siger Wheeler, en professor i afdelingen for kemi med krydsudnævnelser til Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering (IBBME) og Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research.

"Men disse mikrorobotter er billige og meget enkle at bruge, og de har en bred vifte af applikationer inden for biovidenskab og videre."

Ud over celleanalyse, mikrorobotterne kan også bruges til cellesortering (til klonal ekspansion), RNA-sekventering og celle-cellefusion (anvendes almindeligvis til produktion af antistoffer).

Cindi Morshead, professor i IBBME og kirurgi, og formand for afdelingen for anatomi, er medforfatter til undersøgelsen. I Morsheads laboratorium i Donnelly Centre, hendes forskning i regenerativ medicin arbejder med neurale stamceller, der findes i hjernen og rygmarven.

"Neurale stamceller reagerer på et væld af signaler og miljøstimuli i deres niche, og disse ændrer sig med skade, så pirrer signalerne ud, og celleresponser, er en kæmpe udfordring, når vi forsøger at udnytte stamcellernes potentiale til neural reparation, siger Morshead.

"Disse mikrorobotter giver mulighed for den udsøgte kontrol af cellerne og deres mikromiljø, værktøjer, som vi skal bruge for at lære, hvordan vi bedst aktiverer stamcellerne."