p As células secretam pacotes em nanoescala chamados exossomos, que carregam mensagens importantes de uma parte do corpo para outra. Cientistas do MIT e de outras instituições desenvolveram agora uma maneira de interceptar essas mensagens, que pode ser usado para diagnosticar problemas como câncer ou anomalias fetais. p Seu novo dispositivo usa uma combinação de microfluídicos e ondas sonoras para isolar esses exossomos do sangue. Os pesquisadores esperam incorporar esta tecnologia em um dispositivo portátil que pode analisar amostras de sangue de pacientes para um diagnóstico rápido, sem envolver o método de ultracentrifugação complicado e demorado comumente usado hoje.

p "Esses exossomos geralmente contêm moléculas específicas que são uma assinatura de certas anormalidades. Se você os isolar do sangue, você pode fazer análises biológicas e ver o que eles revelam, "diz Ming Dao, um cientista pesquisador principal no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT e um autor sênior do estudo, que aparece no Proceedings of the National Academy of Sciences na semana de 18 de setembro.

p Os autores seniores do artigo também incluem Subra Suresh, presidente designado da Universidade Tecnológica de Nanyang em Cingapura, Vannevar Bush, professor emérito de engenharia do MIT, e ex-reitor de engenharia do MIT; Tony Jun Huang, professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Duke University; e Yoel Sadovsky, diretora do Instituto de Pesquisa Magee-Mulheres. O autor principal do artigo é o estudante de graduação da Duke, Mengxi Wu.

p Classificando com som

p Em 2014, a mesma equipe de pesquisadores relatou pela primeira vez que poderia separar células, expondo-as a ondas sonoras à medida que fluíam por um minúsculo canal. Esta técnica oferece uma alternativa mais suave para outras tecnologias de classificação de células, que requerem etiquetar as células com produtos químicos ou expô-las a forças mecânicas mais fortes que podem danificá-las.

p Desde então, os pesquisadores mostraram que esta tecnologia pode ser usada para isolar raros, células tumorais circulantes de uma amostra de sangue. Em seu novo estudo, eles se propuseram a capturar exossomos. Essas vesículas, que geralmente têm cerca de 30 a 150 nanômetros de diâmetro, pode carregar proteínas, RNA, ou outras moléculas celulares importantes.

p Estudos anteriores revelaram que o conteúdo do exossomo pode servir como marcador para doenças como o câncer, doença neurodegenerativa, e doença renal, entre outros. Contudo, os métodos existentes para isolar exossomos requerem centrifugação de alta velocidade, que leva quase 24 horas para ser executado, usando uma máquina grande que não é portátil. As altas forças centrífugas também podem danificar as vesículas.

p "As ondas sonoras acústicas são muito mais suaves, "Dao diz." Essas partículas estão experimentando as forças por apenas um segundo ou menos enquanto estão sendo separadas, o que é uma grande vantagem. "

p O dispositivo original de classificação de células acústicas dos pesquisadores consiste em um canal microfluídico exposto a dois transdutores acústicos inclinados. Quando as ondas sonoras produzidas por esses transdutores se encontram, eles formam ondas estacionárias que geram uma série de nós de pressão. Cada vez que uma célula ou partícula flui através do canal e encontra um nó, a pressão guia a célula um pouco mais para fora do centro. A distância do movimento celular depende do tamanho e de outras propriedades, como compressibilidade, tornando possível separar células de tamanhos diferentes no momento em que chegam ao fim do canal.

p Para isolar exossomos, os pesquisadores construíram um dispositivo com duas dessas unidades em conjunto. Em primeiro, ondas sonoras são usadas para remover células e plaquetas de uma amostra de sangue. Uma vez que as células e plaquetas são removidas, a amostra entra em uma segunda unidade microfluídica, que usa ondas sonoras de frequência mais alta para separar exossomos de vesículas extracelulares ligeiramente maiores.

p Usando este dispositivo, leva menos de 25 minutos para processar uma amostra de sangue não diluída de 100 microlitros.

p "A nova técnica pode resolver as desvantagens das tecnologias atuais para isolamento de exossomos, como um longo tempo de resposta, inconsistência, baixo rendimento, contaminação, e integridade exossômica incerta, "Huang diz." Queremos tornar a extração de exossomos de alta qualidade tão simples quanto apertar um botão e obter as amostras desejadas em 10 minutos.

p "Este trabalho fornece uma nova maneira de capturar exossomos de amostras de fluidos humanos por meio de uma combinação única de microfluídica e acústica, usando tecnologias de microfabricação de última geração, "Suresh diz." A capacidade deste método para separar essas vesículas em nanoescala, essencialmente sem alterar suas características biológicas ou físicas, oferece possibilidades atraentes para o desenvolvimento de novas maneiras de avaliar a saúde humana, bem como o início e a progressão de doenças. "

p Uma assinatura clara

p A equipe de pesquisa agora planeja usar essa tecnologia para buscar biomarcadores que possam revelar estados de doenças. Eles têm uma bolsa conjunta do National Institutes of Health para procurar marcadores relacionados à gravidez anormal, e eles acreditam que a tecnologia também pode ser usada para ajudar a diagnosticar outras condições de saúde.

p "A nova tecnologia acustofluídica tem o potencial de melhorar drasticamente o processo de isolamento de exossomos e outras vesículas extracelulares de sangue e outros fluidos corporais, "Sadovsky diz." Isso irá adicionar uma nova dimensão à pesquisa em 'biópsia líquida, 'e facilitar o uso clínico de vesículas extracelulares para informar a fisiologia e a saúde de órgãos de difícil acesso, como a placenta durante a gravidez humana. "