Акустические волны использовались для перемещения и позиционирования биологических образцов по осям x, y и z, но впервые исследователи из Пенсильванского университета использовали их для мягкого и безопасного вращения образцов, что является важной возможностью в анализе отдельных клеток и открытии лекарств. и исследования организма.Исследование, опубликованное в Nature Communications, возглавил Тони Джун Хуанг, профессор инженерных наук и механики и заслуженный председатель кафедры биоинженерии Хак. В этой статье его группа описывает метод акустофлюидной вращательной манипуляции (ARM), который улавливает пузырьки в серии небольших полостей внутри микрофлюидного устройства. Акустические преобразователи, подобные преобразователям ультразвуковой визуализации, создают в жидкости акустическую волну, заставляя пузырьки вибрировать.
Вибрирующие пузырьки создают микровихри в текущей жидкости, которые можно настроить так, чтобы образец вращался в любом направлении и с любой желаемой скоростью.«В настоящее время конфокальные микроскопы требуются во многих биологических, биохимических и биомедицинских исследованиях, но многие лаборатории не имеют доступа к конфокальному микроскопу, который стоит более 200 000 долларов. Наш метод ARM — очень недорогая платформа», — сказал Хуанг. «И он совместим со всеми инструментами оптической характеризации.
Вы можете буквально использовать сотовый телефон для создания трехмерных изображений».Чтобы продемонстрировать возможности устройства, исследователи впервые повернули C. elegans, модельный организм длиной около миллиметра, который часто используется в биологических исследованиях. Они также акустически повернули и впервые визуализировали раковые клетки HeLa.
Существующие методы манипулирования небольшими объектами зависят от оптических, магнитных или электрических свойств образца и / или повреждают образец из-за лазерного нагрева. С другой стороны, метод ARM использует мягкую акустическую волну, генерируемую такой же мощностью, что и ультразвуковое изображение, и на более низкой частоте. Аппарат также компактен и прост в использовании.
Что касается возможности манипулировать несколькими клетками одновременно, со-ведущий автор Адем Озчеки, аспирант в области инженерных наук и механики, сказал: «Наш метод представляет собой ценную платформу для визуализации и изучения эффекта вращения на уровне отдельных клеток. Более важно. с возможностью параллельного вращения большого количества ячеек, исследователи смогут проводить высокопроизводительные исследования отдельных ячеек ».
Помимо применимости к широкому спектру научных исследований в области биологии и физики, технология ARM продемонстрировала превосходную биосовместимость, проведя тест на жизнеспособность клеток HeLa, в ходе которого 99,2% клеток выжили при манипуляциях.Также внесли свой вклад в статью Nature Communications под названием «Вращательное манипулирование отдельными клетками и организмами с помощью акустических волн» бывший член группы Дэниел Ахмед, доктор философии, аспиранты Нагагириш Боджанала, Нитеш Нама, Авани Упадхьяй, Ючао Чен и Ассошиэйтед.
Профессор Венди Ханна-Роуз, все из штата Пенсильвания.