新的、实用的方法来测量细胞刚度

一个团队包括伦斯勒理工学院的研究人员开发了一个创新的方法来测量细胞力学性能(即。单元刚度),是一个新兴的label-free(我的一部分。e,没有组织学染料或immunolabeling)物理标记可用于细胞疾病的识别和细胞状态。这项研究很重要,因为它可以用于快速癌症诊断和药物筛选的快速,以及个性化医疗的发展。

在最近发表的一篇论文小报道,伦斯勒理工学院的研究人员已经开发出一种过程措施成千上万的单细胞刚度使用一种新型惯性微流体细胞担架(imc)的完全自动化和高通量的方式对细胞状态识别。

作者根据研究人员在伦斯勒理工学院以及大学的同事Albany-it是一个众所周知的事实,恶性肿瘤细胞柔软(变形)比常规的健康细胞。作为另一个例子,红细胞(红血球)感染疟疾的患者比健康的人更严格的红血球。“这些观察结果表明,测量细胞力学性能是一个关键任务,和这一原则被广泛应用在生物物理的研究中,癌症诊断,药物发现,“亚兰Chung说,系的助理教授机械、航空航天、核能工程。

“扫描的挑战是成千上万的单细胞刚度在一个健壮的、快速和自动化的方式是极其困难的,”钟说。“在这个研究中,必须通过创新的挑战来自多个字段,和强大的癌症生物学家之间的协作和机械和生物医学工程师,使研究。在这里,我们报告一种新型微流控设备描述超过6000细胞的力学性能从进样到数据分析在一分钟。”

Chung表示,预计各种应用程序的开发。首先,imc显示巨大的潜力实现快速癌症诊断的临床处理未知的患者样本。例如,腹水或胸腔积液可以直接从患者的样本通过imc和处理,可以获得直接的细胞可变形性的结果,这可能会引导医生及时。此外,该研究小组的平台可以扩展为快速药物筛选和个性化医疗。而不是等待天获得药物治疗的疗效在特定样品在不同条件下,imc提供快速细胞反应特性在不同外部刺激,提供一种可能性处理大量样品的各种药物测试应用程序。

“作为论文的第一作者,我的角色是集中在工程一个微流体平台,可以被用于医学和生物物理研究。启用这个,我花了大部分时间致力于设计一个简单的imc来使用,而不会牺牲复杂的精确的单细胞的机械特性、功能”研究生Yanxiang股份邓说他也在钟教授的Bio-Optofluidics实验室工作。

Bio-Optofluidics实验室的一个研究小组在机械、航空航天、核能工程在伦斯勒理工学院致力于调查研究微尺度流动雷诺数有限。基于一系列的基本研究微尺度流体惯性行为及其与其它形式的集成,实验室正在开发一种新的实用的高通量微流控生物医学和制造平台。

在伦斯勒理工学院,邓小平的研究领域集中在研究惯性微流体物理学发展定量单细胞分析的新微流体微系统。作为他的下一步,邓小平正致力于创建一个小说deformability-based细胞分选仪使下游分子剖析理解迁移可变形性和癌症之间的关系通过一个新的与奥尔巴尼医学中心合作。

“除了工程创新的微流控系统实时细胞机械筛选,我们自动化应该强调,”钟说。“目前,许多微流体发展尚未大幅通过生物或医务人员。这很大程度上是因为他们很难操作,而无需进行大量的培训或/及相关背景。这里,我们启用了一个single-command-based完全自动化操作的流程运行,无需人工干预,实现一个用户友好的和健壮的操作。“钟提到没有简单性和鲁棒性,微流控技术不会使实际影响,他不断强调这个研究小组。

钟的研究和协作与癌症生物学家和实验和数值计算流体力学研究人员展示了新工艺的设想,一个新兴范例教学、学习和研究在伦斯勒理工学院,这是识别的基础,全球性挑战和机会是如此伟大的他们甚至不能充分解决了最有才华的人独自工作。伦斯勒理工学院是一个十字路口的合作,与合作伙伴跨学科合作,行业和地理区域——应对复杂的全球性挑战,使用最先进的工具和技术,其中许多是在伦斯勒理工学院开发的。

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参考:

y邓,s p·戴维斯,f·杨,k . s . Paulsen m·库马尔·r·辛诺特DeVaux, x, d·s·康克林a . Oberai j . i Herschkowitz a·j·钟。(2017)。惯性微流体细胞担架(imc):完全自动化,高通量,接近实时细胞Mechanotyping。小。doi: 10.1002 / smll.201700705