(Phys.org) - Não há duas células biológicas exatamente iguais. Mesmo uma pequena amostra de tumor biopsiada contém células com grandes variações em sua taxa de proliferação, potencial para metástase, responsividade a drogas, etc. No entanto, devido ao grande tamanho das ferramentas usadas para analisar as células, os dados coletados de amostras de tecido costumam ser calculados em uma grande quantidade de células. Como tal, pode não representar com precisão o comportamento de células individuais de interesse. Visto que analisar células individuais é muito importante para projetar tratamentos eficazes, pesquisadores estão trabalhando em maneiras de capturar células individuais, e muitos deles de uma vez.

Em um novo estudo publicado em Nano Letras , pesquisadores da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland, e o Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA em Adelphi, Maryland, projetaram e fabricaram pequenas garras auto-dobráveis ​​que podem capturar células individuais sob no vitro e potencialmente no vivo ambientes. As garras podem ser produzidas em massa, com talvez 100 milhões em um wafer de 12 polegadas, e potencialmente direcionado a uma parte específica do corpo para capturar tipos específicos de células. Algo parecido com a maneira como uma armadilha voadora de Vênus captura sua presa, as garras auto-dobráveis ​​colocam seus braços em volta das células-alvo, embora sem matá-los. Em experimentos, os pesquisadores demonstraram que as garras podem capturar células de fibroblastos de camundongo em vitro , bem como glóbulos vermelhos.

"Acreditamos que este seja um passo importante em direção ao objetivo de capturar e analisar células únicas dentro do mesmo dispositivo de uma maneira de alto rendimento em ambos em vitro e na Vivo condições, "David H. Gracias, Professor da Universidade Johns Hopkins, contado Phys.org .

Esta garra não é o primeiro dispositivo que pode capturar células individuais. Atualmente, uma ampla gama de técnicas, como armadilhas ópticas e microfluídicas, citometria de fluxo (em que um laser é usado para suspender as células em um fluxo de fluido), micropoços e até dispositivos robóticos em miniatura estão disponíveis para em vitro análise de uma única célula. Contudo, essas técnicas enfrentam problemas como perder o controle sobre as células ou exigir fios e amarras que restringem a mobilidade, limitando seu uso.

A garra autodobrável desenvolvida no novo estudo supera esses problemas porque tem a capacidade de agarrar células usando apenas a energia da liberação de tensões em seus próprios materiais, sem a necessidade de fios, amarras, ou baterias. O mecanismo de preensão ocorre porque as "dobradiças" da garra são feitas de SiO / SiO pré-tensionado ₂ bicamada. As dobradiças estão conectadas a um corpo rígido e braços feitos apenas de SiO. Quando exposto a uma solução salina, a camada sacrificial subjacente libera os braços e faz com que eles se curvem para cima e se fechem em torno de uma célula. Como materiais biocompatíveis e bioreabsorvíveis, filmes finos de SiO e SiO ₂ dissolver em fluidos biológicos ao longo do tempo.

Os pesquisadores mostraram que, usando fotolitografia, as garras podem ser fabricadas em tamanhos que variam de 10 a 70 µm de ponta a ponta quando abertas, que é um intervalo de tamanho apropriado para compreender uma variedade de células individuais. As garras podem ser dobradas em ângulos que variam de 90 ° a 115 ° controlando a espessura do filme de bicamada. Como as garras têm aberturas na intersecção dos braços, nutrientes, desperdício, e outros bioquímicos podem fluir facilmente de e para as células. Os experimentos confirmaram que as garras não mataram as células, embora algumas células se adaptassem à forma das garras. Como as garras são opticamente transparentes, eles são ideais para imagens de células aprisionadas usando microscópios ópticos. Embora o tempo de fechamento das garras não possa ser controlado atualmente, os pesquisadores explicam que, no futuro, pode ser possível capacitá-los a responder e fechar em torno de produtos químicos específicos.

"No momento, as garras fecham espontaneamente na liberação do substrato, então a captura é estatística, "Gracias disse." Em outro lugar, mostramos com garras maiores que um gatilho de polímero pode ser adicionado para tornar essas ferramentas sensíveis à temperatura e até mesmo a enzimas, como proteases. Assim, as garras de célula única também podem ser potencialmente responsivas a células individuais quando revestidas com os elementos de reconhecimento apropriados. "

Porque as garras são tão pequenas, eles têm potencial para serem usados ​​em muitas partes do corpo. Por exemplo, eles poderiam passar por condutos estreitos dentro do circulatório, nervoso central, e sistemas urogenitais. Para estes na Vivo usa, as garras podem ser guiadas por elementos ferromagnéticos, e biomarcadores padronizados sobre eles podem ser usados ​​para direcionar células doentes específicas. Para em vitro usa, a orientação também pode ser obtida dopando as garras com elementos magnéticos, como níquel, e usando campos magnéticos para mover as garras. Geral, as pequenas ferramentas têm o potencial de forjar grandes melhorias em muitas áreas da medicina, que os pesquisadores planejam continuar a trabalhar.

"No em vitro lado, estamos tentando desenvolver um ensaio de alto rendimento para captura e análise de células individuais usando modalidades ópticas e elétricas em um chip, "Gracias disse." No na Vivo lado, gostaríamos de explorar a possibilidade de biópsia e captura específica de células em locais de difícil acesso na Vivo . "

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