Dispositivo de clasificación celular sintonizable tiene potencial para aplicaciones biomédicas

Aislar células cancerosas raras de la sangre es esencial para diagnosticar metástasis y orientar las decisiones terapéuticas, pero sigue siendo un desafío técnico. Muchas técnicas existentes tienen dificultades para equilibrar la precisión, el rendimiento y la viabilidad celular. Los métodos basados en el tamaño, como el desplazamiento lateral determinista, son atractivos; sin embargo, los dispositivos convencionales se limitan a un único umbral de tamaño fijo, lo que reduce la flexibilidad y aumenta el riesgo de obstrucción. Ahora, investigadores han desarrollado una plataforma microfluídica con control de temperatura que ajusta dinámicamente su umbral de clasificación, lo que permite una separación celular flexible y de alta resolución.

Esta plataforma de desplazamiento lateral determinista ajustable, desarrollada por investigadores del Instituto de Ciencias de Tokio (Tokio, Japón), utiliza micropilares de poli(N-isopropilacrilamida), un hidrogel que se expande y contrae de forma predecible entre 20 y 40 °C. Al aprovechar esta propiedad, el dispositivo permite el ajuste dinámico del diámetro crítico utilizado para la separación celular.

La plataforma integra matrices de micropilares PNIPAM dentro de microcanales de PDMS, unidos a un sustrato de silicio montado sobre un elemento Peltier. El control de temperatura modifica con precisión las dimensiones de los pilares, lo que permite la modulación en tiempo real de los umbrales de clasificación sin necesidad de equipos externos generadores de campo. El uso de silicio mejora la conductividad térmica, mientras que los micropilares más altos mejoran la compatibilidad con una amplia gama de partículas biológicas.

Para validar su rendimiento, los investigadores analizaron muestras de sangre enriquecidas con células de cáncer de mama MCF-7, que son más grandes que la mayoría de las células sanguíneas. A temperaturas más bajas, el sistema alcanzó una eficiencia de clasificación de aproximadamente el 90 %, dirigiendo las células cancerosas hacia la salida designada. A medida que aumentaba la temperatura, el diámetro crítico se modificaba, alterando previsiblemente la distribución de las células entre las salidas en función del tamaño.

Los resultados del estudio, publicados en Lab on a Chip, demuestran que el dispositivo puede discriminar con precisión las poblaciones celulares simplemente ajustando la temperatura. Esta capacidad de ajuste también ayuda a mitigar la contaminación, permitiendo que las partículas grandes atrapadas se liberen mediante cambios dimensionales en la matriz.

En el futuro, el equipo planea evaluar la plataforma con muestras reales de pacientes. Gracias a su precisión, versatilidad y manejo cuidadoso de las células, la tecnología podría ser compatible con aplicaciones que abarcan desde el diagnóstico del cáncer hasta flujos de trabajo biomédicos y de investigación más amplios que requieren una clasificación celular basada en el tamaño y de alta resolución.

“La precisión, versatilidad y confiabilidad de esta plataforma subrayan su potencial para la clasificación basada en tamaño de alta resolución, lo que la convierte en una herramienta prometedora para una amplia gama de aplicaciones biomédicas”, dijo el profesor asociado Takasi Nisisako, uno de los líderes del equipo de investigación.

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Instituto de Ciencias de Tokio

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