Pesquisadores da University of Illinois at Chicago e Queensland University of Technology of Australia, desenvolveram um dispositivo que pode isolar células cancerosas individuais de amostras de sangue de pacientes. O dispositivo microfluídico funciona separando os vários tipos de células encontrados no sangue por seu tamanho. O dispositivo pode um dia permitir o rápido, biópsias líquidas baratas para ajudar a detectar o câncer e desenvolver planos de tratamento direcionados. Os resultados são relatados no jornal Microsistemas e Nanoengenharia .

"Este novo chip microfluídico nos permite separar as células cancerosas do sangue total ou minimamente diluído, "disse Ian Papautsky, Richard e Loan Hill Professor de Bioengenharia no UIC College of Engineering e autor correspondente no artigo. "Enquanto dispositivos para detectar células cancerosas que circulam no sangue estão se tornando disponíveis, a maioria é relativamente cara e está fora do alcance de muitos laboratórios de pesquisa ou hospitais. Nosso aparelho é barato, e não requer muita preparação ou diluição da amostra, tornando-o rápido e fácil de usar. "

A capacidade de isolar células cancerosas com sucesso é um passo crucial para permitir a biópsia líquida, onde o câncer pode ser detectado por meio de uma simples coleta de sangue. Isso eliminaria o desconforto e o custo das biópsias de tecido que usam agulhas ou procedimentos cirúrgicos como parte do diagnóstico de câncer. A biópsia líquida também pode ser útil para rastrear a eficácia da quimioterapia ao longo do tempo, e para detectar câncer em órgãos de difícil acesso por meio de técnicas tradicionais de biópsia, incluindo o cérebro e os pulmões.

Contudo, isolar células tumorais circulantes do sangue não é uma tarefa fácil, uma vez que estão presentes em quantidades extremamente pequenas. Para muitos cânceres, as células circulantes estão presentes em níveis próximos a uma por 1 bilhão de células sanguíneas. "Um tubo de sangue de 7,5 mililitros, que é um volume típico para uma coleta de sangue, pode ter dez células cancerosas e 35-40 bilhões de células sanguíneas, "disse Papautsky." Então, estamos realmente procurando uma agulha em um palheiro. "

As tecnologias microfluídicas apresentam uma alternativa aos métodos tradicionais de detecção de células em fluidos. Esses dispositivos usam marcadores para capturar células-alvo à medida que flutuam, ou aproveitam as propriedades físicas das células-alvo - principalmente o tamanho - para separá-las de outras células presentes nos fluidos.

Papautsky e seus colegas desenvolveram um dispositivo que usa o tamanho para separar as células tumorais do sangue. "Usar diferenças de tamanho para separar os tipos de células dentro de um fluido é muito mais fácil do que a separação por afinidade, que usa tags 'pegajosas' que capturam o tipo de célula certo conforme ele passa, ", disse Papautsky." A separação por afinidade também requer muito trabalho de purificação avançado, que as técnicas de separação por tamanho não precisam. "

O dispositivo que Papautsky e seus colegas desenvolveram capitaliza os fenômenos de migração inercial e difusão induzida por cisalhamento para separar as células cancerosas do sangue à medida que ele passa por 'microcanais' formados em plástico. "Ainda estamos investigando a física por trás desses fenômenos e sua interação no dispositivo, mas separa as células com base em pequenas diferenças de tamanho que ditam a atração da célula por vários locais dentro de uma coluna de líquido conforme ela se move. "

Papautsky e seus colegas "misturaram" amostras de 5 mililitros de sangue saudável com 10 células cancerosas de pulmão de pequenas células e, em seguida, analisaram o sangue em seu dispositivo. Eles foram capazes de recuperar 93 por cento das células cancerosas usando o dispositivo microfluídico. Dispositivos microfluídicos desenvolvidos anteriormente, projetados para separar as células tumorais circulantes do sangue, tiveram taxas de recuperação entre 50% e 80%.

Quando eles analisaram oito amostras de sangue retiradas de pacientes com diagnóstico de câncer de pulmão de células não pequenas, eles foram capazes de separar as células cancerosas de seis das amostras usando o dispositivo microfluídico.

Além da alta eficiência e confiabilidade dos dispositivos, Papautsky disse que o fato de que pouca diluição é necessária é outra vantagem. "Sem ter que diluir, o tempo de análise das amostras é menor, assim como o tempo de preparação. "Eles usaram sangue total em seus experimentos, bem como sangue diluído apenas três vezes, o que é baixo em comparação com outros protocolos de separação de células usando dispositivos baseados em migração inercial.

Papautsky e sua colega Dra. Alicia Hubert, professor assistente de cirurgia na UIC College of Medicine, recentemente recebeu US $ 125, 000, Bolsa de um ano da University of Illinois Cancer Center para desenvolver um dispositivo microfluídico que pode separar células tumorais circulantes, bem como detectar DNA de células cancerosas no sangue de pacientes com câncer de pulmão. Eles usarão sangue de pacientes atendidos no Centro de Câncer da Universidade de Illinois para testar a eficácia de seu protótipo.