Aplicación de ultrasonido a la clasificación de la célula

Las personas de la universidad de Toronto han promovido un nuevo rápidamente de clasificar y de contar las células. Strohm y otros combinó una corriente unicelular microfluidics-basada con acústica del ultrasonido para rendir ecos mensurables del ultrasonido de células.

Su aproximación compara únicamente estas características espectrales distintas con los modelos teóricos establecidos para lograr medios del apresto exacto de la célula. El método pionero confía en la caracterización celular del multiparámetro usando fluorescencia, la dispersión luminosa, y técnicas fotoacústicas cuantitativas.

Las células se pueden clasificación usando cytometry de flujoImageFlow | Shutterstock

Magia de Microfluidics

Desde la invención del cytometry de flujo en los años 60, la caracterización de células ha habilitado la caracterización de la alto-producción de las células que han revolucionado varios campos de la investigación. la tecnología Microfluidics-basada ha complementado cytometry de flujo desde - debido a su simplicidad, pequeña talla del dispositivo, e integración con un alcance de la instrumentación y de las herramientas analíticas.

los contratirantes y los compaginadores Microfluidic-basados de célula clasifican las células vía varias aproximaciones; el más convencional usando la dispersión luminosa al poco-sabido que ondas acústicas del uso. De ellas, la impedancia eléctrica (la resistencia a una corriente generada cuando el voltaje es aplicado) es el único determinante sabido de la talla de célula absoluta. El método del patrón oro impulsado por esta aproximación es el contratirante de cuchilla.

Otras aproximaciones también sufren limitaciones, por ejemplo, FACS determina solamente las tallas relativas de células de una manera sistemática, que limita la resolución. Semejantemente, otros sistemas que utilizan la dispersión luminosa dinámica, la difracción del laser, o las aproximaciones acústicas a granel el dispersar son también dimensiones relativas de la talla de célula.

Estas técnicas requieren el conocimiento anterior de las propiedades ópticas y/o acústicas de la muestra y requieren la aproximación a granel de la muestra que elimina mediciones individuales de la talla de célula del cerco.

Los sistemas del cytometry de flujo también son limitados por de inercia, electrocinético, el acoustophoretics y las ondas acústicas superficiales usados para clasificación las células por diferencias de la talla y/o de la densidad.

Por estas razones, una aproximación no invasor a contar unicelular y a clasificar eso permite la simplicidad de un sistema microfluidic es altamente solicitada.

La ultra-aproximación al apresto absoluto de la célula

Las aproximaciones del ultrasonido se han utilizado históricamente para cuantificar propiedades y el socorro del tejido en la diagnosis de enfermedades. La inferencia de las propiedades del bulto-tejido se logra en de baja fricción, sin embargo; frecuencias más altas se requieren para sondar células.

La metodología detrás de modelar el comportamiento el dispersar de objetos esféricos está bien desarrollada. Usando esta teoría que dispersaba, Strohm y los colegas demostraron previamente que la clasificación de partículas micro-clasificadas se puede lograr usando ultrasonido del pulso-eco. Sin embargo, las células evadieron la capacidad de ser caracterizado debido a las frecuencias inferiores en las cuales el sistema operó.

Ahora, un papel publicado en la alto-producción científica de los contornos de los partes de la naturaleza microfluidic-basó el cytometer acústico del flujo capaz de células del apresto. Las personas crearon un flujo del dispositivo para requisitos particulares del polydimethylsiloxane PDMS que hidrodinámico enfoca las células en una corriente estrecha (10 μm del   10 del × del  ) en las direcciones laterales y axiles.

Pues las células movieron el único archivo bajo el transductor del ultrasonido que operaba en 375MHz, el eco del ultrasonido de cada célula de paso fue registrado por el soporte físico y el software de encargo del ultrasonido. La técnica combina una corriente estrecha con la pulsación y la adquisición rápidas del ultrasonido con la resolución del sub-nanosegundo.

Las personas validaron el sistema usando una solución de las microesferas del poliestireno. La señal del ultrasonido medida de una única microesfera del poliestireno de 3 μm estaba en el acuerdo excelente con el espectro teórico que indicaba la validación exacta de las mediciones de la célula para las células. Las personas utilizaron 2 variedades de células: (1) células agudas de la leucemia (AML) mieloide, y (2) células cancerosas colorrectales HT29.

Cada uno demostró la validez para las mediciones de la célula de tallas diversas. Una única señal de alta frecuencia del ultrasonido de cada tipo de la célula poseyó condiciones atmosféricas mínimas distintas en las frecuencias específicas que se relacionan con la talla de célula. Las células AML y HT29 que las mediciones eran calculadas usando un algoritmo del detector máximo midieron el μm 1,7 y 15,0 el μm 10,0 del   del ± del   del   del ± del   2,3, respectivamente. Estas mediciones estaban en el buen acuerdo con ésos previsto usando la impedancia eléctrica, validando el papel del cytometry de flujo acústico como método adicional de determinar la talla absoluta de células en una célula por base de la célula.  

Este estudio del prueba-de-concepto demuestra que el ultrasonido de la frecuencia ultraalta puede ser integrado en un dispositivo microfluidic lograr el apresto unicelular absoluto. Mejoras de la producción pueden ser llevadas a cabo por la velocidad cada vez mayor del flujo, la frecuencia de la repetición del ultrasonido y aby la aplicación de las técnicas paralelas de la grabación y del análisis de la señal para el funcionamiento continuo.

El hardware del ultrasonido puede ser integrado en una amplia variedad de otro los sistemas microfluidic-basados de la caracterización de la célula, potencialmente permitiendo a un análisis del multiparámetro de las células extraer a los detalles celulares adicionales para aumentar más lejos la clasificación de la célula.”

A partir de todavía, la morfología de la célula no se puede comprobar por cytometry de flujo solamente; ejecutando un laser, las mediciones fotoacústicas se pueden tomar simultáneamente con el ultrasonido que pavimenta la manera para que varios parámetros que informan sean medidos.

Éstos colocan de la cuantificación de la célula a la investigación de las propiedades morfológicas, funcionales y mecánicas de células vía (los tintes apuntados de los nanoparticles, fluorescentes y colorimétricos) la interrogación escritura de la etiqueta-libre o etiqueta de las propiedades de la célula.

Éstos incluyen el cálculo de la índice núcleo-a-citoplásmica de células en una manera escritura de la etiqueta-libre, hemogramas y la cuantificación de la morfología del glóbulo rojo. Del trabajo de las personas presagia perspectivas emocionantes en el futuro mientras que permite una flexibilidad adicional que no pueda el contratirante de cuchilla del patrón oro.

Fuente

2019) células biológicas de clasificación de Strohm y otros (usando un cytometer acústico microfluidic del flujo. Partes científicos. 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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