Коллектив ученых из Йельского университате разработала новый способ манипулирования и быстрой сортировки различных клеток крови, основанный на использовании намагничиваемых жидкостей.Результаты, которые будут опубликованы на этой неделе в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences, могут существенно улучшить чувствительность и скорость проведения анализов на биомаркеры раковых опухолей, расстройства системы крови, вирусные инфекции и многие другие заболевания.
Ферромагнитные жидкости состоят из магнитных наночастиц, растворенных в жидкости-носителе. До этого они использовались в промышленности годами, в таких областях как производство громкоговорителей или жестких дисков. Сейчас же группа ученых под руководством Гур Косер, доцента Школы Технологии и Прикладных наук Йельского университета, получила биосовместимую ферромагнитную жидкость - с такими показателями кислотности и содержания солей, чтобы человеческие клетки могли выжить в ней в течении нескольких часов - а также спроектировала прибор со встроенными электродами, генерирующими магнитные поля, позволяющие манипулировать эритроцитами, серповидными клетками и бактериями, содержащимися в этом уникальном растворе.
Магнитное поле притягивает наночастицы ферромагнитной жидкости. Создающийся поток толкает и перемешивает более крупные немагнитные клетки по особым каналам. Изменяя частоту колебаний магнитного поля, исследователи могут разделять клетки на группы в зависимости от их размера, эластичности и формы.
«Это как будто клетки скользят по магнитным волнам. Когда мы включаем генератор магнитного поля, немагнитные клетки тут же толкаются к входу в канал. Там они катятся по поверхности и могут быть далее направлены в сторону сенсора, » - объясняет доктор Косер. В отличие от других техник контроля передвижений клеток, этот новый метод не требует прикрепления биомаркеров к клеткам и нет нужны в каких-то трудоемых подготовительных процедурах или долгого анализа результатов.
Возможность эффективно разделять и перемещать клетки, которую дает эта методика, может значительно облегчить и сделать более точным процесс выявления болезней, просто направляя движение пораженных клеток в сторону сенсоров. Большинство современных методов анализа требуют часы или даже дни на получение результатов, потому что из-за низкой концентрации пораженных клеток в образце крови может потребоваться очень много времени на то, чтобы одна из них случайным образом доплыла до поверхности сенсора. Например, на ранней стадии рака, на каждую больную клетку может приходиться до миллиарда здоровых, что делает крайне трудным обнаружение первых.
"Эффективное разделение очень важно, когда вы ищете иголку в стоге сена, » - говорит Эйсе Рэззан Косе, аспирант лаборатории Косера и ведущий автор работы. «Мы надеемся, что наша технология сможет увеличить чувствительность ныне существующих методов обнаружения на порядки. Если так и будет, то анализы крови будут проходить в течение нескольких минут, а не часов или даже дней."
Профессор Косер надеется, что однажды эта новая технология позволит изобрести портативные сенсоры, которые можно будет использовать в полевых условиях и которые можно будет использовать для обнаружения даже таких заболеваний, как ВИЧ или рак. "Все, что вы можете поместить в ферромагнитную жидкость, может быть обнаружено по такому принципу».
Авторы этой статьи: Эйсе Реззан Косе и Гур Косер (Йельский университет), Бирджит Фишер (Deutsches Elektronen-Synchrotron) и Лейдон Мао (Университет Джорджии).
Исследование проводилось на деньги National Science Foundation, the National Institutes of Health и the Yale Institute for Nanoscience and Quantum Engineering.
Source: Yale University
