Os bioengenheiros da UCLA e da Universidade de Tóquio aumentaram significativamente a velocidade com que grandes gotas de líquido, potencialmente contendo células vivas individuais, pode ser classificado intacto e em massa.
De acordo com pesquisa publicada em Avanços da Ciência , o avanço pode levar a uma triagem mais rápida - 20 vezes mais rápida do que as tecnologias disponíveis atualmente - para produtos fabricados por células, como biocombustíveis ou anticorpos.
As tecnologias de microfluidos de gotículas tornaram-se ferramentas poderosas na medicina e na biotecnologia. Dentro desses dispositivos microfluídicos estão pequenas vias que ajudam a direcionar milhões de gotas de fluido, que atuam como tubos de ensaio em miniatura para fazer crescer células e promover reações químicas. As gotas que contêm crescimento ou reações únicas podem ser classificadas automaticamente para isolar as células de interesse do resto.
Gotículas menores, cerca de um terço da espessura de um cabelo humano em diâmetro, foram usados anteriormente para cultivar ou reagir células por algumas horas. A menor massa dessas gotículas torna mais fácil classificá-las em altas taxas por instrumentos.
Mas as gotículas não são grandes o suficiente para permitir o crescimento e a sobrevivência a longo prazo da maioria das células. Aumentar o diâmetro de uma gota ligeiramente mais do que duas vezes resulta em 10 vezes mais volume, o suficiente para envolver completamente uma célula com uma almofada ampla. Essa almofada líquida pode manter as células vivas por muito mais tempo e até permitir que cresçam e se dividam dentro da gota.
Contudo, essas gotículas maiores se separam durante o processamento em sistemas anteriores, principalmente devido à sua maior inércia conforme eram movidos.
"Até agora, as velocidades mais lentas necessárias para mover essas gotas maiores diminuem muitas das vantagens do uso de microfluídicos, então começamos a mudar isso, "disse Dino Di Carlo, Armond e Elena Hairapetian, Professor de Engenharia e Medicina da UCLA, e um dos autores seniores do estudo. "A chave desta pesquisa é:em vez de aplicar um campo elétrico muito forte de uma só vez para mover e classificar uma gota, que geralmente rasga as gotas, aplicamos um campo elétrico muito menor em torno de cada gota muitas vezes de maneira sequencial, para desviá-lo lentamente de seu caminho. Imagine desviar um balão com muitos ventiladores pequenos todos alinhados e sincronizados para explodir apenas quando o balão passar, em vez de usar um grande ventilador turbulento. "
Os pesquisadores demonstraram a técnica usando gotículas grandes com uma variedade de células, incluindo células cancerosas, células-tronco, microalgas e fermento. Eles descobriram que a nova metodologia poderia manter as células vivas, crescer e segregar produtos biológicos por mais tempo nas gotículas maiores e permitir que a equipe classifique as células em velocidades muito mais altas. O avanço traz a classificação automatizada e velocidades de processamento analítico de gotas grandes em linha com as de gotas menores.
"Isso abre alguns novos caminhos na fabricação de terapia celular e biológica, medicina de precisão, medicina regenerativa e biotecnologia verde, "Di Carlo disse." Por exemplo, agora podemos incubar e cultivar todos os tipos de células e, em seguida, usar o processamento microfluídico para procurar células com características importantes de crescimento ou produção. Isso pode incluir encontrar as células T mais promissoras para combater o câncer, ou células que secretam anticorpos para doenças infecciosas, como COVID-19. "
Di Carlo disse que a técnica pode ser aplicada a biotecnologias baseadas na agricultura porque o sistema pode separar as algas necessárias para biocombustíveis ou produção de vitaminas em taxas mais rápidas.
