Japonští vědci vytvořili dynamický mikrofluidní kanál, který výrazně zvyšuje výkon průtokových cytometrů.
Průtoková cytometrie umožnila mnoho průlomů při objevování medicíny a objevování léků. Technika zkoumá jednotlivé buňky detekováním fluorescence z jejich chemických značek, když buňky procházejí laserovým paprskem. Většina nástrojů zahrnuje mikrofluidní kanál, úzký průchod, který reguluje tok těchto značených analytů. Protože umožňuje rychlé počítání a analýzu na úrovni jedné buňky, průtoková cytometrie se stala základním kamenem moderního biomedicínského výzkumu.
Výkonná alternativní alternativní impedanční průtoková cytometrie nahrazuje laser elektrodami, které smyslové změny v elektrické impedanci (celková odpor elektrického zařízení ke střídavému proudu), protože buňky nebo částice se pohybují mikrofluidním kanálem. Tento přístup odstraňuje potřebu zářivkových značek, které jsou často nákladné a časově náročné. Jeho citlivost však může být omezená a její odečty nekonzistentní, protože vzdálenost mezi plynulými buňkami a elektrodami se liší s výškou kanálu a velikostí částic.
Nové adaptivní řešení naistů
Abychom zaplnili tuto mezeru, výzkumný tým vedený docentem Yalikun Yaxiaer z Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Japonsko, vyvinul inovativní nízkonákladovou platformu k překonání těchto omezení. Jejich článek, publikovaný v časopise Laboratoř na čipubyl spoluautorem pana Trisny Julianové, Dr. Naomi Tanga, profesor Yoichiroh Hosokawa z Naistu a další.
Konstrukční cíl týmu byl jednoduchý; Zaměřili se na dynamicky úpravu výšky kanálu v závislosti na velikosti částic. Uvědomili si to připojením kovové sondy ke svislé ose fáze XYZ – laboratorní zařízení, které umožňuje vysoce přesné pohyby ve třech rozměrech. Řízením svislé polohy sondy použili svou tenkou špičku k tlačení proti horní části 30-mikrometrového mikrofluidního kanálu průtokového cytometru. Tato komprese mírně stiskla kanál a změnila jeho výšku na vyžádání.
Prostřednictvím experimentů a simulací tým ukázal, že umožnění proudících částic cestovat blíže k snímacím elektrodám snížením výšky kanálu vedlo k pozoruhodnému zvýšení citlivosti platformy a přesnost. Dosáhli trojnásobné amplifikace impedance signálu snížením výšky kanálu o jednu třetinu a zároveň snížily variabilitu signálu na polovinu, což jim umožnilo snadno rozlišovat mezi více buňkami různých velikostí.
Proměnit ucpání v výhodu
Pozoruhodně zavedením kamery a algoritmu detekce objektů vědci našli způsob, jak využít ucpání (nežádoucí depozice částic, které zabraňují dalšímu průchodu analytů) jako strategii pro optimalizaci výkonu platformy. „Náš systém úmyslně vyvolává kritické zúžení deformací kanálu pro maximalizaci citlivosti. Tato deformace však může být uvolněna těsně předtím, než dojde k skutečnému ucpávání,“ vysvětluje Dr. Yaxiaer. „Náš přístup tedy působí jako inteligentní mikrokanátor, který využívá a ovládá jevy ucpávání.“
Celkově tato studie stanoví tolik potřebný základ pro standardizaci adaptivní impedanční průtokové cytometrie, čímž se vydláždí cestu pro svou integraci do klinických a výzkumných kontextů, kde jsou vyžadovány přesné analýzy buněk.
„Naše zjištění podtrhují potenciál pro univerzální, vysoce výkonnou impedanční průtokovou cytometrickou platformu-ta, která je jednoduchá, odolná vůči ucpáváním a přizpůsobivá se široké škále biomedicínských aplikací,“ uzavírá Dr. Yaxiaer. Spolupráce s zdravotnickými institucemi by mohla transformovat tuto inovativní platformu na diagnostické zařízení pro testování v oblasti péče a mohlo by být také využíváno pro vývoj a testování léčiv.
Reference: „Dlouhodobá platforma pro cytometrii průtoku univerzální impedance zmocněné adaptivní výškou kanálu a strategií ucpávání v reálném čase“ od Trisna Julian, Tao Tang, Naomi Tanga, Yang Yang, Yoichiroh Hosokawa a Yaxiaer Yalikun, 26. srpna 2025, 26. srpna, 26. srpna 2025, 26. srpna 2025, 26. srpna 2025 Laboratoř na čipu.
Doi: 10.1039/d5lc00673b
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
