Applicando ultrasuono all'ordinamento delle cellule

Un gruppo dall'università di Toronto ha aperto la strada ad un nuovo rapido di incollatura e di conteggio delle celle secondo la misura. Strohm et al. ha combinato ad un flusso unicellulare basato microfluidics con l'acustica di ultrasuono per rendere gli echi misurabili di ultrasuono degli unicellulari.

Il loro approccio paragona unicamente queste funzionalità spettrali distinte ai modelli teorici stabiliti per raggiungere i mezzi di incollatura accurata delle cellule. Il metodo trailblazing conta sulla caratterizzazione cellulare di multi-parametro facendo uso della fluorescenza, dello scattering leggero e delle tecniche fotoacustiche quantitative.

Le celle possono essere ordinate facendo uso di citometria a flussoImageFlow | Shutterstock

Magia di Microfluidics

Dall'invenzione di citometria a flusso negli anni 60, la caratterizzazione delle celle ha permesso alla caratterizzazione di alto-capacità di lavorazione delle celle che hanno rivoluzionato parecchi campi della ricerca. alla la tecnologia basata Microfluidics ha completato la citometria a flusso da - a causa della sue semplicità, piccola dimensione dell'unità ed integrazione con un intervallo di strumentazione e degli strumenti analitici.

a contatori di cellule ed a visori inclinati per diapositive basati Microfluidic classificano le celle via parecchi approcci; il più convenzionale facendo uso dello scattering leggero al poco-noto che onde acustiche di uso. Di loro, l'impedenza elettrica (la resistenza ad una corrente generata quando la tensione è applicata) è il solo determinativo conosciuto della dimensione assoluta delle cellule. Il metodo di sistema monetario aureo determinato tramite questo approccio è il contatore Coulter.

Altri approcci egualmente soffrono le limitazioni, per esempio, FACS determina soltanto le dimensioni relative delle celle in un modo sistematico, che limita la risoluzione. Similmente, altri sistemi che usano lo scattering leggero dinamico, la diffrazione del laser, o gli approcci acustici in serie di scattering sono egualmente le misure relative della dimensione delle cellule.

Queste tecniche richiedono la conoscenza priore dei beni ottici e/o acustici del campione e richiedono l'approssimazione del campione globale che elimina le diverse misure di dimensione delle cellule dalla raccolta.

I sistemi di citometria a flusso egualmente sono limitati da inerziale, da elettrocinetico, il acoustophoretics e le onde acustiche di superficie usati per ordinare le celle tramite le differenze di densità e/o di dimensione.

Per queste ragioni, un approccio non invadente al conteggio unicellulare ed a graduare del quello secondo la misura permette la semplicità di un sistema microfluidic è altamente richiesto.

L'ultra-approccio all'incollatura assoluta delle cellule

Gli approcci di ultrasuono sono stati usati storicamente per quantificare i beni e l'aiuto del tessuto nella diagnosi delle malattie. L'illazione dei beni del massa-tessuto è raggiunta a bassa frequenza, tuttavia; le più alte frequenze sono richieste per sondare gli unicellulari.

La metodologia dietro la modellistica del comportamento di scattering degli oggetti sferici è ben sviluppata. Facendo uso di questa teoria di scattering, Strohm ed i colleghi precedentemente hanno dimostrato che l'incollatura delle particelle micro di taglia può essere raggiunta facendo uso dell'ultrasuono di impulso-eco. Tuttavia, le celle hanno eluso la capacità di essere caratterizzato a causa delle basse frequenze a cui il sistema ha funzionato.

Ora, un documento ha pubblicato ain cytometer acustico basato microfluidic di flusso rapporti della natura di alto-capacità di lavorazione scientifica dei profili capace degli unicellulari dell'incollatura. Il gruppo ha progettato un flusso per il cliente dell'unità del polydimethylsiloxane PDMS che dal punto di vista idrodinamico mette a fuoco le celle in un flusso stretto (10 μm del   10 del × del  ) sia nelle direzioni laterali che assiali.

Poichè le celle hanno mosso il singolo file sotto il trasduttore di ultrasuono che funziona a 375MHz, l'eco di ultrasuono da ogni cella di passaggio è stato registrato dal hardware e dal software su ordinazione di ultrasuono. La tecnica combina un flusso stretto con pulsare ed acquisizione veloci di ultrasuono con risoluzione di sotto-nanosecondo.

Il gruppo ha convalidato il sistema facendo uso di una soluzione di microsfere del polistirolo. Il segnale di ultrasuono misurato da una singola microsfera del polistirolo di 3 μm era nell'accordo eccellente con lo spettro teorico che indica la convalida accurata delle misure delle cellule per le celle. Il gruppo ha usato 2 linee cellulari: (1) celle acute di leucemia (AML) mieloide e (2) cellule tumorali colorettali HT29.

Ciascuno ha dimostrato la validità per le misure delle cellule delle dimensioni varianti. Un singolo segnale ad alta frequenza di ultrasuono da ogni tipo delle cellule ha posseduto i minimi distinti alle frequenze specifiche che sono collegate con la dimensione delle cellule. Le celle che AML e HT29 le misure sono state calcolate facendo uso di un algoritmo del rivelatore di punta hanno misurato μm 1,7 e 15,0 il μm 10,0 dei   del ± del   del   del ± del   2,3, rispettivamente. Queste misure in buon accordo con quelle sono state prevedute facendo uso dell'impedenza elettrica, convalidante il ruolo di citometria a flusso acustica come metodo supplementare di determinazione della dimensione assoluta delle celle su una cella dalla base delle cellule.  

Questo studio del proof of concept dimostra che l'ultrasuono di frequenza ultraelevata può essere integrato in un'unità microfluidic per raggiungere l'incollatura unicellulare assoluta. I miglioramenti di capacità di lavorazione possono essere apportati mediante la velocità aumentante di flusso, la frequenza di ripetizione di ultrasuono ed aby l'applicazione delle tecniche parallele della registrazione e dell'analisi del segnale per il servizio continuo.

Il hardware di ultrasuono può essere integrato in un'ampia varietà di altri a sistemi basati microfluidic di caratterizzazione delle cellule, potenzialmente permettente ad un'analisi di multiparameter delle celle di estrarre i dettagli cellulari supplementari più ulteriormente per migliorare la classificazione delle cellule.„

A partire da ancora, la morfologia delle cellule non può essere accertata di da citometria a flusso da solo; applicando un laser, le misure fotoacustiche possono essere catturate simultaneamente con l'ultrasuono che apre la strada affinchè parecchi parametri impressionanti siano misurate.

Questi variano da quantificazione delle cellule ad indagine sui beni morfologici, funzionali e meccanici delle celle via (tinture fluorescenti e colorimetriche mirate a di nanoparticelle,) l'interrogazione contrassegna contrassegno o contrassegnata dei beni delle cellule.

Questi comprendono il calcolo del rapporto nucleo--citoplasmico delle celle in un modo contrassegno contrassegno, nei conteggi dei globuli e nella quantificazione della morfologia del globulo rosso. Del lavoro del gruppo preannuncia le prospettive emozionanti in futuro mentre permette una versatilità aggiunta che il contatore Coulter di sistema monetario aureo non può.

Sorgente

2019) celle biologiche d'incollatura di Strohm et al. (facendo uso di un cytometer acustico microfluidic di flusso. Rapporti scientifici. https://doi.org/10.1038/s41598-019-40895-x

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Last Updated: Jul 18, 2019

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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