Новости и мнения

Следующее поколение: два пути разделения

Исследователи разработали микрожидкостный чип для разделения клеток с использованием силы тяжести и силового поля.

Устройство : Исследователи из Университета Джона Хопкинса разработали простой микрожидкостной чип для разделения биологических частиц, таких как клетки или белки, по скорости и местоположению. Разработанная аспирантом Хорхе Бернате с профессором Джерманом Дразером, стратегия представляет собой поворот в хроматографии, при котором со временем происходит разделение частиц, таких как клетки или пептиды, причем быстро движущиеся частицы собираются сначала, а медленно движущиеся частицы собираются позже. , Однако вместо того, чтобы полагаться на одно измерение времени, Бернате использует стратегию, называемую векторной хроматографией, которая также использует пространство для разделения биологических объектов.

В устройстве используется очень простая и дешевая сила – сила тяжести – для потока частиц по массиву неровностей микронного размера, расположенных «как полосы грохота на шоссе», сказал Дэвид Инглис , который также исследует микрофлюидику для биологических применений в Университете Маккуори в Сиднее, Австралия. Если частицы не могут перепрыгнуть полосу (из-за большого размера или плотности), они будут двигаться вдоль нее в поперечном направлении, в то время как более легкие частицы продолжат движение вниз. Поскольку для преодоления барьеров требуется некоторая энергия, большинство частиц не будут продолжать движение по прямой линии, а будут слегка двигаться в сторону, когда каждый барьер очищается – опять-таки размер и плотность определяют их траекторию. Периодическое силовое поле, подобное тому, которое генерируется магнитными полосами, также может применяться к отдельным типам ячеек, таким как ячейки с метками магнитных шариков и без них.

Что нового : Предыдущие стратегии разделения частиц, пропуская их через набор барьеров, таких как канавки чипа, основывались только на одном типе разделения. Некоторые использовали физические барьеры, такие как «грохочущие полосы», в то время как другие использовали силовые поля, подобные тем, которые создаются магнитными полосами. Стратегия Бернате и Дразера, заключающаяся в применении силового поля, перпендикулярного физическим канавкам, позволяет разделять частицы или клетки, основываясь не только на размере или магнетизме. Кроме того, дуэт смог применить единый набор принципов, которые позволяют исследователям лучше прогнозировать, как частицы будут реагировать на любой тип периодического барьера, сказал Бернате.

Важность : использование пространства и времени для разделения сущностей теоретически позволяет применять приложения с более высокой пропускной способностью, сказал Кевин Дорфман , который изучает динамику ДНК (например, движение по наноканалам) в Университете Миннесоты.

Физические барьеры и барьеры силового поля, такие как магнитные полосы, также по-разному разделяют частицы. Инглис объяснил, что магнитная полоса хорошо работает для разделения частиц на две части – магнитную и немагнитную. Использование размера или плотности в качестве параметра разделения может позволить частицам разделиться на несколько параметров, включая размер и плотность, одновременно.

Нуждается в улучшении : хотя Bernate и Drazer только опубликовали эксперименты по разделению гранул кремнезема и полистирола в зависимости от размера и плотности, в настоящее время они работают над использованием этой стратегии для разделения эритроцитов. Инглис опасается, что гравитация, хотя и дешевая, не является достаточно сильной силой для эффективного разделения очень маленьких или легких объектов. В своих экспериментах Бернате и Дразер успешно «разделили 4-микронные шарики, но для [частиц] размером менее микрона вам придется подождать неделю», предсказал Инглис. И хотя их стратегия позволит разделять ячейки на различные категории, компромисс заключается в том, что разделение может быть не таким чистым, как двоичное разделение, использующее только один параметр, сказал Дорфман.

J. Bernate, G. Drazer, «Стохастическая и детерминированная векторная хроматография взвешенных частиц в одномерных периодических потенциалах», Physical Review Letters , 108: 214501-5, 2012.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *