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Il nuovo laboratorio-su-un-chip può contribuire a studiare l'eterogeneità del tumore, migliora le terapie del cancro

Gli elettrotecnici, gli informatici e gli ingegneri biomedici all'università di California, Irvine hanno creato un nuovo laboratorio-su-un-chip che può contribuire a studiare l'eterogeneità del tumore per diminuire la resistenza alle terapie del cancro.

In un documento ha pubblicato oggi nei biosistemi avanzati, i ricercatori descrivono come hanno combinato la stampa del getto di inchiostro di intelligenza artificiale, di microfluidics e di nanoparticella in un'unità che permette all'esame ed alla differenziazione dei cancri e dei tessuti sani al livello unicellulare.

“L'eterogeneità del tumore e della cellula tumorale può piombo alla resistenza terapeutica aumentata e risultati contradditori per i pazienti differenti,„ ha detto l'autore principale Kushal Joshi, un ex dottorando di UCI nell'assistenza tecnica biomedica. Il biochip novello del gruppo affronta questo problema permettendo la caratterizzazione precisa di varie cellule tumorali da un campione.

L'analisi unicellulare è essenziale per identificare e classificare i tipi del cancro e per studiare l'eterogeneità cellulare. È necessario da capire l'inizio, la progressione e la metastasi del tumore per progettare le migliori droghe di trattamento del cancro. La maggior parte delle tecniche e delle tecnologie usate tradizionalmente per studiare il cancro sono specializzate, ingombranti, costose e per richiedere gli operatori altamente formati ed i molti tempi del preparato.„

Rahim Esfandyarpour, co-author di studio e assistente universitario, dipartimento di informatica & di ingegneria elettrica e di assistenza tecnica biomedica

Ha detto che il suo gruppo ha sormontato queste sfide combinando le tecniche di apprendimento automatico con la stampa del getto di inchiostro e la tecnologia accessibili di microfluidics per sviluppare i biochips a basso costo e miniaturizzati che sono semplici al prototipo e capaci della classificazione dei tipi vari delle cellule.

Nell'apparato, i campioni attraversano through i canali microfluidic con gli elettrodi con attenzione collocati che riflettono le differenze nei beni elettrici di malato contro le celle in buona salute in un singolo passaggio.

L'innovazione dei ricercatori di UCI era di inventare un modo alle parti fondamentali del prototipo del biochip in circa 20 minuti con una stampante a getto di inchiostro, tenendo conto la fabbricazione facile nelle impostazioni diverse. La maggior parte dei materiali in questione sono riutilizzabili o, se a perdere, economici.

Un altro aspetto dell'invenzione è l'incorporazione dell'apprendimento automatico per gestire un gran numero di dati che il sistema minuscolo redige. Questo ramo di AI accelera il trattamento e l'analisi di grandi gruppi di dati, trovanti i reticoli ed associazioni, risultati precisi di predizione ed aiutanti nel processo decisionale rapido ed efficiente.

Includendo l'apprendimento automatico nel flusso di lavoro del biochip, il gruppo ha migliorato l'accuratezza dell'analisi e diminuito la dipendenza negli dagli analisti esperti, che possono anche fare la tecnologia che fa appello ai professionisti medici nei paesi in via di sviluppo, Esfandyarpour ha detto.

“L'organizzazione mondiale della sanità lo dice che quasi 60 per cento delle morti da cancro al seno accadono a causa di una mancanza di programmi di individuazione tempestiva in paesi con le risorse scarne,„ ha detto.

“Il nostro lavoro ha applicazioni potenziali negli studi unicellulari, negli studi di eterogeneità del tumore e, forse, nei sistemi diagnostici del cancro di punto-de-cura - particolarmente nei paesi in via di sviluppo dove costato, l'infrastruttura costretta e ad accesso limitato alle tecnologie mediche sia della massima importanza.„

Source:
Journal reference:

Joshi, K., et al. (2020) A Machine Learning‐Assisted Nanoparticle‐Printed Biochip for Real‐Time Single Cancer Cell Analysis. Advanced Biosystems. doi.org/10.1002/adbi.202000160.