Flydende celler i en bølget mikrokanal til effektiv størrelsesbaseret cellesortering

For næsten et halvt århundrede siden, forskere bemærkede, at små partikler, der strømmer gennem et langt rør, kan forblive i en bestemt position langs tværsnittet af et rør. Dette er kendt som inertifokusering. Senere, sammen med udviklingen af ​​mikrofluidisk teknologi i de seneste årtier, inerti fokusering, en type passiv mikrofluidisk manipulationsteknologi, har vist sig som en af ​​de mest kraftfulde og præcise cellemanipulationsteknikker, med et enormt kommercielt potentiale inden for bioingeniør- og medicinalindustrien.

Adjunkt Dr. Ye Ais forskerhold fra Singapore University of Technology and Design (SUTD) udviklede for nylig en inertialcelle på størrelse med kreditkort til fokusering og sortering af mikrofluidisk enhed med en kanal, der måler 125 μm bred (omtrent halvdelen af ​​en enkelt fingernegls tykkelse). giver mulighed for sjældne celleisolering fra komplekse kliniske prøver.

I øjeblikket, kræft er en af ​​de førende årsager til menneskelig død. En af de største vanskeligheder med at opnå en radikal kur mod kræft er maligne metastaser, som direkte forårsager overvældende forhindringer i terapeutisk ledelse og tidlig diagnose. Evnen til at isolere sjældne cirkulerende tumorceller (CTC'er), frøene til kræftmetastaser, muliggør en meget mindre invasiv tilgang til kræftdiagnose og prognose. Nye mikrofluidteknologier til høj kapacitet, højnøjagtig cellesortering af komplekse biologiske prøver er ønskelige for at løse udfordringen i sjældne celleisolering.

I denne forskning, Dr. Ais team præsenterede en ny inertifokuserings- og sorteringsenhed med en række bølgede omvendte kanalstrukturer bestående af halvcirkulære sektioner, der genererer en periodisk omvendt hydrodynamisk strømning vinkelret på hovedstrømningsretningen. Balancen mellem to slags hydrodynamiske kræfter resulterede i en størrelsesafhængig lateral partikelbevægelse hen over kanalen, som endelig opnåede størrelsesbaseret adskillelse af målceller fra ikke-målceller. Hovedefterforskeren, SUTDs Dr. Ai sagde, "Sammenlignet med aktive metoder, den passive inertifokusering med brug af hydrodynamiske kræfter udviser fordelene ved en forenklet opsætning, høj kapacitet og lavt energiforbrug. I øvrigt, det lineære array af disse gentagne bølgekanalenheder letter også nem horisontal (2-D) og vertikal (3-D) parallelisering af flere kanaler, som giver et stort potentiale for high-throughput cellesortering i praktiske biomedicinske applikationer." Holdet har anvendt den udviklede sorteringsteknologi til high-throughput isolering af kræftceller fra fuldblodsprøver.