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La technique neuve de combinaison sépare des types de cellules, peut prouver efficace contre des agents pathogènes

Pour développer la thérapeutique efficace contre des agents pathogènes, les scientifiques doivent découvrir d'abord comment ils attaquent des cellules hôte. Un moyen efficace d'effectuer ces enquêtes sur une échelle considérable est par des analyses appelées de tests de dépistage ultra-rapides.

Les chercheurs à l'université du Texas A&M ont inventé une méthode de séparation de cellules de haut-débit qui peut être employée conjointement avec le microfluidics de gouttelette, une technique par lequel des gouttes minuscules de liquide contenant biologiques ou de toute autre cargaison puissent être déménagées avec précision et aux grandes vitesses.

Particulièrement, les chercheurs ont avec succès isolé des agents pathogènes fixés aux cellules hôte de ceux qui étaient sans attaches dans une gouttelette liquide unique utilisant un champ électrique.

Autre que la séparation de cellules, la plupart des analyses biochimiques ont été avec succès converties en systèmes microfluidic de gouttelette qui permettent le contrôle de haut-débit. Nous avons adressé cet écartement, et maintenant la séparation de cellules peut être faite d'une façon de haut-débit dans la plate-forme microfluidic de gouttelette. Ce système neuf simplifie certainement étudier des interactions d'hôte-agent pathogène, mais il est également très utile pour des applications environnementales de microbiologie ou de dépistage des drogues. »

Arum Han, investigateur principal et professeur, service d'élém. élect. et ingénierie informatique, université du Texas A&M

Les chercheurs rapportés leurs découvertes dans l'édition d'août du laboratoire de tourillon sur une frite.

Les dispositifs de Microfluidic se composent des réseaux des glissières ou des tubes de taille d'un micron qui tiennent compte des mouvements réglés des liquides. Récent, le microfluidics utilisant des gouttelettes d'eau-dans-pétrole ont gagné la popularité pour un large éventail d'applications biotechnologiques.

Ces gouttelettes, qui sont des picoliters (ou million de fois moins qu'un microlitre) en volume, peuvent être employées comme plates-formes pour des réactions biologiques de mise en oeuvre ou transporter les matériaux biologiques. Les millions de gouttelettes dans une puce unique facilitent des expériences de haut-débit, sauvegardant pas simplement l'espace de laboratoire mais le coût de réactifs chimiques et de travail manuel.

Les analyses biologiques peuvent concerner les différents types de cellules dans une gouttelette unique, qui doivent éventuellement être séparés pour des analyses suivantes. Cette tâche est extrêmement provocante dans un système microfluidic de gouttelette, Han a dit.

La « obtention de la séparation de cellules dans une gouttelette minuscule est extrêmement difficile parce que, si vous pensez cela, d'abord, c'est une gouttelette minuscule de 100 microns de diamètre, et en second lieu, dans cette gouttelette extrêmement minuscule, des types multiples tous de cellules sont mélangés ensemble, » il a dit.

Pour développer la technologie requise pour la séparation de cellules, Han et son équipe ont choisi un système modèle d'hôte-agent pathogène comprenant la bactérie Salmonelle et le macrophage humain, un type de cellule immunitaire. Quand ces deux types de cellules sont introduits dans une gouttelette, certaines des bactéries adhèrent aux cellules de macrophage. L'objectif de leurs expériences était de séparer la salmonelle qui a fixé au macrophage de celui qui n'a pas fait.

Pour la séparation de cellules, Han et son équipe ont construit deux paires avec des électrodes qui ont produit d'un champ électrique de oscillation dans la grande proximité à la gouttelette contenant les deux types de cellules. Depuis les bactéries et les cellules hôte ayez les différentes formes, tailles et les propriétés électriques, elles ont constaté que le champ électrique a produit une force différente sur chaque type de cellules.

Cette force a eu comme conséquence le mouvement d'un type de cellules à la fois, séparant les cellules dans deux emplacements différents dans la gouttelette. Pour séparer la gouttelette de mère dans deux gouttelettes de descendant contenant un type de cellules, les chercheurs ont également effectué une jonction se divisante en "y" en aval.

Han a dit bien que ces expériences aient été transportées avec un hôte et l'agent pathogène dont l'interaction est bien établie, leur système microfluidic neuf équipé de la séparation de dans-goutte est le plus utile quand la pathogénicité de la substance bactérienne est inconnue.

Il a ajouté que leur technologie active vite, examen critique de haut-débit dans ces situations et pour d'autres applications où la séparation de cellules est exigée.

Le « liquide traitant les mains robotisées peut conduire des millions d'analyses mais est extrêmement coûteux. Le microfluidics de gouttelette peut faire la même chose dans les millions de gouttelettes, beaucoup plus rapidement et beaucoup meilleur marché, » Han a dit. « Nous avons maintenant intégré la technologie de séparation de cellules dans les systèmes microfluidic de gouttelette, permettant la manipulation précise des cellules dans les gouttelettes d'une façon de haut-débit, qui n'était pas possible avant. »

Source:
Journal reference:

Han, S-I., et al. (2020) In-droplet cell separation based on bipolar dielectrophoretic response to facilitate cellular droplet assays. Lab on a Chip. doi.org/10.1039/D0LC00710B.