Um novo dispositivo de seleção de células sintonizável com potenciais aplicações biomédicas
É possível uma seleção precisa e sem rótulos de células de vários tamanhos graças a uma matriz de hidrogel PNIPAM sensível à temperatura
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O hidrogel de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) sofre alterações de tamanho significativas mas precisas entre 20 e 40 °C, o que o torna um excelente candidato para utilização em dispositivos de matriz de deslocamento lateral determinístico (DLD) de tamanho variável. Investigadores da Science Tokyo construíram uma plataforma de seleção de células DLD ajustável e verificaram a sua capacidade para selecionar células cancerígenas de dimensões definidas a partir de amostras de sangue. Esta plataforma poderá oferecer uma seleção de células de alta resolução baseada no tamanho para uma grande variedade de aplicações biomédicas.
Dispositivo de separação de células sintonizável muda a seletividade com base na temperatura
O isolamento de tipos específicos de células do tecido circundante é um passo crucial em muitos processos de diagnóstico médico. Por exemplo, a deteção de células cancerígenas no sangue é necessária para identificar se o cancro se metastizou. As técnicas de triagem de células baseadas no tamanho, como a deslocação lateral determinística (DLD), tornaram-se populares nos últimos anos, graças ao seu elevado rendimento e à preservação da atividade metabólica das células isoladas.
A DLD utiliza matrizes de micropilares espaçados com precisão. As células mais pequenas do que um determinado diâmetro crítico ( D c ) são desviadas para um lado da matriz, enquanto as maiores do que D c são desviadas para o lado oposto. Contudo, isto significa que um dispositivo DLD típico só pode ordenar as células com base num D c específico, o que limita a sua utilidade. Isto significa também que os dispositivos DLD correm o risco de entupir e bloquear, uma vez que não existe uma forma eficaz de remover objectos de grande diâmetro que ficam presos na matriz.
Uma equipa de investigadores do Instituto de Ciências de Tóquio (Science Tokyo), Japão, criou um dispositivo DLD sintonizável utilizando micropilares de hidrogel de poli( N -isopropilacrilamida) (PNIPAM). Este projeto foi liderado pelo Professor Associado Takasi Nisisako e pelo Professor Assistente Yusuke Kanno do Instituto de Investigação Integrada, Science Tokyo, juntamente com o estudante graduado Ze Jiang do Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Engenharia, Science Tokyo, Japão. O seu trabalho foi publicado na revista Lab on a Chip em 3 de setembro de 2025.
O PNIPAM sofre alterações precisas no tamanho entre 20 e 40 °C, o que o torna um excelente candidato para um DLD com D c variável. "Em nosso trabalho anterior, demonstramos uma matriz de DLD termo-responsiva em um substrato de vidro usando micropilares de hidrogel compostos de PNIPAM dentro de um microcanal de poli (dimetilsiloxano) (PDMS)", diz Nisisako, acrescentando: "A abordagem baseada em PNIPAM não requer nenhum equipamento externo complexo de geração de campo, oferece um processo de fabricação mais simples e facilita a separação baseada em tamanho por meio da modulação direta das dimensões do pilar pela temperatura.
A última versão do dispositivo DLD da equipa consiste numa base de silício sobre um elemento Peltier. Os microcanais de PDMS, ligados por plasma ao silício, transportam a amostra líquida e o fluido da bainha para o microarray de PNIPAM. Duas saídas - L e S - na extremidade da matriz permitem separar as células selecionadas do resto da amostra. "A utilização de silício, escolhido pela sua condutividade térmica superior, permitiu um controlo mais preciso de Dc", afirma Nisisako, enumerando as melhorias introduzidas nesta versão. E acrescenta: "A ligação por plasma do canal de PDMS ao substrato de silício permitiu um funcionamento estável e com pressão positiva numa gama de caudais. Além disso, ao empregar um novo fotorresiste à base de PNIPAM com maior concentração de polímero, fabricamos micropilares de até 30 μm de altura, adequados para o processamento de diversas partículas biológicas.
A equipe verificou a capacidade de ajuste de seu dispositivo usando amostras de sangue enriquecidas com células de adenocarcinoma de mama Michigan Cancer Foundation-7 (MCF-7). Com um diâmetro médio de 17 μm, as células MCF-7 são significativamente maiores do que as células sanguíneas. A equipa fez passar a amostra através da matriz a 25 °C ( D c = 14,1 μm) e conseguiu 90% de eficiência de separação das células MCF-7 na saída L. A 26 °C ( D c = 18,5 μm), foram observados números semelhantes de células MCF-7 em ambas as saídas, mas as da saída L eram consistentemente maiores do que as da saída S. A 37 °C ( D c = 29 μm), todas as células MCF-7 se encontravam na saída S.
Impulsionada pela validação bem sucedida do seu dispositivo DLD sintonizável, a Nisisako pretende verificar o seu desempenho quando utilizado com amostras biológicas reais de doentes. "A precisão, a versatilidade e a fiabilidade desta plataforma sublinham o seu potencial para a triagem de alta resolução baseada no tamanho, tornando-a uma ferramenta promissora para uma vasta gama de aplicações biomédicas", acrescenta, indicando novas utilizações interessantes para esta tecnologia.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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