С звукови вълни с раковите клетки, изолирани от кръвни проби

Според екипа на инженери, използването на акустични разделяне и евтин един чип може значително да се улесни отделянето на циркулиращи туморни клетки от кръвни клетки за диагностични, прогностични и терапевтични цели.

Това е снимка от "акустични пинсети", което е около два пъти размера на стотинка. Две преобразуватели на ултразвукови вълни се движат от клетка разделяне на потока.

"Търсенето на циркулиращи туморни клетки (CTCs) в кръвна проба е подобен на търсене на игла в купа сено, - каза Тони юни Хуанг, професор по механика и инженерни науки. - Като правило, броят на CSC е около един милиард клетки за всеки кръвни клетки ".

Съществуващите методи за разделяне, използвайки антитела, специфични срещу туморни клетки, които се свързват с тях и да ги изолират. Въпреки това, тези методи изискват знаеше предварително какво необходими антителата. Други методи се основават на размера, деформация или електрически свойства. За разлика от конвенционалните методи, които са на центрофугиране при 3000 оборота в минута в продължение на 10 минути, повърхностни акустични вълни може да се отделят клетки мек начин чрез използване на прости и евтини устройства.

Разделянето се основава на използването на акустични вълни, потенциално важен, защото е неинвазивен метод, който не се променя и не уврежда клетките. Въпреки това, за ефективното клинична употреба на този метод трябва да бъде бърз и лесен за изпълнение.

"С цел да се подобри ефективността на улавяне на тези редки CTCs, структурата на устройството трябва да бъде оптимизирана за по-висок поток и по-дълъг звуков работа - казва Мин Дао, старши изследовател в Масачузетския технологичен институт. - Благодарение на интеграцията на експериментална и моделиране подход, ново поколение от тези устройства се подобри сортиране на клетки, повече от 20 пъти, в сравнение с предишните функции. Това ни дава възможност да се работи с кръвни проби от пациенти. "

Изследователите работят както експериментално и с модели за оптимизиране на разделяне на CTCs от кръвта. Те използват Микрофлуидно устройство, робот, който се основава на звукови вълни, така че притока на кръв може непрекъснато преминават през устройството за разделяне. Използването на различията в размера и теглото в различни клетки, учените са избрали необходимата акустичното налягане, което може да бутнете ЦОП от потока на течността в отделен канал за събирането им. Изследователите докладват своите констатации през април 2015 г. в Бюлетин на Националната академия на науките.

Акустични вълни, насочени косо към повърхността, могат да се отделят клетки с помощта на много малко количество енергия. Силата и честотата на вълната, използвани в този експеримент беше същото, както се използва в ултразвук, който доказа своята сигурност дори и за плода. Освен това, всяка клетка се влияе от звукови вълни само по време на част от секундата. Както е добре, клетките не изискват етикетиране или модифициране на тяхната повърхност. Всички тези предимства правят метода на акустичен разделяне нарича "акустични пинсети", е изключително биосъвместим и позволяват да се запази способността и естествено състояние на циркулиращи туморни клетки.

Ако два аудио източници са разположени една срещу друга, като всяка излъчва звукова вълна с еднаква дължина, има едно място, където противоположни вълни взаимно се унищожават. Поради факта, че звуковите вълни са под налягане, те могат да повишат много малки обекти, така че клетките или наночастици се движат с звуковата вълна, докато не достигнат точката, където не повече от този натиск, в този случай - в потока на течността, която се движи само отделят клетки.

За да се оптимизира акустичен разделяне, изследователите използват два вида човешки ракови клетки - HELA клетки и MCF7 клетки. Тези клетки са с еднакъв размер. След това изследователите провеждат експеримент на тяхното разделяне и получени степента на пречистване на повече от 83%. След това изследователите провеждат друг участък на раковите клетки, за които устройството не е оптимизирана и отново получени степента на пречистване на повече от 83%.

"Тъй като тези устройства са проектирани да работят с човешка кръв, те трябва да бъдат за еднократна употреба - казва Хуанг. - Ние сега се проучва възможността за серийно производство ".

Лекарите могат да използват този метод, за да наблюдава как пациентите реагират на химиотерапията, за диагностика, определяне на лечебната стратегия и прогноза.

"Тази работа, с участието на мултидисциплинарен екип от лекари, инженери, биолози, специалисти по инструменти, доведе до разработването на устройства за идентификация и разделяне на CTCs при запазване на целостта на клетките, - каза под- Суреш, директор на университета Карнеги Мелън, член на изследователския екип. - Той обещава нови възможности за фундаментални изследвания в областта на патологията и метастази, както и за клиничната диагноза на редки туморни клетки ".