Проточная цитометрия — это метод анализа отдельных клеток, который позволяет анализировать клетки, используя излучаемую флуоресценцию их химических меток при прохождении через лазерный луч. Большинство проточных цитометров оснащены микрофлюидным каналом — небольшим каналом, который регулирует поток флуоресцентно меченых аналитов. Проточная цитометрия позволяет быстро подсчитывать и анализировать отдельные клетки, что делает её краеугольным камнем современных биомедицинских исследований.
Одним из мощных вариантов является импедансная проточная цитометрия, в которой лазеры заменены электродами, обнаруживающими изменения электрического импеданса (общего сопротивления электрического оборудования переменному току) при прохождении клеток или частиц через микрофлюидный канал. Этот подход позволяет избежать необходимости в флуоресцентных метках, которые часто являются дорогостоящими и трудоёмкими.
Несмотря на свои преимущества, импедансная проточная цитометрия страдает от низкой чувствительности и нестабильных результатов, поскольку расстояние между движущимися клетками и электродами варьируется в зависимости от высоты канала и размера частиц.
Для решения этой проблемы исследовательская группа под руководством доцента Яликуна Яксияэра из Института науки и технологий Нара (NAIST), Япония, разработала инновационную недорогую платформу для преодоления этих ограничений.
Их статья, опубликованная в журнале Lab on a Chip, была написана в соавторстве с г-ном Трисной Джулианом, доктором Наоми Тангой, профессором Йоичиро Хосокавой из NAIST и другими.
Цель разработки
Целью команды было динамическое регулирование высоты канала в зависимости от размера частиц. Они реализовали это, прикрепив металлический зонд к вертикальной оси XYZ-сцены — лабораторного устройства, которое обеспечивает высокоточные движения в трёх измерениях.
Контролируя вертикальное положение зонда, они использовали его тонкий наконечник, чтобы нажимать на верхнюю часть микрофлюидного канала проточного цитометра высотой 30 микрометров. Это сжатие слегка изменяло высоту канала по требованию.
Результаты
Эксперименты и моделирование показали, что приближение движущихся частиц к чувствительным электродам за счёт уменьшения высоты канала приводит к значительному повышению чувствительности и точности платформы.
Команда достигла трёхкратного усиления импедансного сигнала, уменьшив высоту канала на треть, одновременно снизив вариативность сигнала наполовину, что позволило им легко различать несколько клеток разных размеров.
Примечательно, что, внедрив камеру и алгоритм обнаружения объектов, исследователи нашли способ использовать засорение (нежелательное отложение частиц, препятствующее дальнейшему прохождению аналитов) в качестве стратегии оптимизации производительности платформы.
«Наша система намеренно вызывает критическое сужение, деформируя канал, чтобы максимизировать чувствительность. Однако эту деформацию можно снять непосредственно перед фактическим засорением», — объясняет доктор Яксияэр. «Таким образом, наш подход действует как интеллектуальный микроканал, который использует и контролирует явления засорения».
В целом, это исследование закладывает столь необходимую основу для стандартизации адаптивной импедансной проточной цитометрии, открывая путь для её интеграции в клиническую практику и исследования, где требуется точный анализ клеток.
«Наши результаты подчёркивают потенциал универсальной высокопроизводительной платформы импедансной проточной цитометрии — простой, устойчивой к засорению и адаптируемой для широкого спектра биомедицинских применений», — заключает доктор Яксияэр.
Сотрудничество с медицинскими учреждениями может превратить эту инновационную платформу в диагностическое устройство для тестирования в пунктах оказания медицинской помощи, а также может быть использовано для разработки и тестирования лекарств.
Предоставлено:
[Nara Institute of Science and Technology](https://www.naist.jp/en/)
Другие новости по теме
- Самые гибкие конечности в царстве животных — это руки осьминога
- Осьминоги для каждой задачи выставляют свою лучшую «руку» вперёд.
- Исследование использования пестицидов и их остатков в ЕС
- Повышение температуры рек на Аляске угрожает популяции чавычи и продовольственной безопасности коренных народов
- Вторжение чужеродных растений стремительно меняет тропические экосистемы трёх континентов
- В Уэльсе идентифицировали нового динозавра из музейного ящика
- Микроскопические черви показали, насколько на самом деле тесны клетки
- Как яйцеклетки контролируют время деления клеток
- Морские леопарды поют, как «Битлз»
- Уменьшение размеров семян в лесах Мадагаскара связано с деятельностью человека
Другие новости на сайте
- Отчёт: Фонд Avalanche планирует привлечь 1 миллиард долларов для криптофондов в США.
- Озеленение городов помогает снизить жару, но требует воды и пространства
- Снижение загрязнения во время сильных дождей: исследователи рассчитывают потенциал природоподобных мер в городах
- Исследование выявило слепое пятно у некоторых аудиторов, использующих технологические тесты для выявления мошенничества
- Тысячи подписывают криптопетицию: Coinbase начинает криптореволюцию в Великобритании?
- Часы, созданные из случайных событий, могут исследовать «квантовость» Вселенной
- Мнения в поддержку климата распространены шире, чем кажется
- Как материалы для жизни могут попасть к европейскому марсоходу миссии Rosalind Franklin благодаря камнепадам и древним наводнениям
- Одуванчики контролируют распространение своих семян за счёт асимметричного прикрепления, выяснили учёные.
- Оттоки биткоинов у майнеров достигли рекордно низких значений: почему майнеры удерживают BTC