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2018
02-02

微流体装置轻轻旋转小生物和细胞


旋转单粒子,细胞或生物体在微流控设备中使用声波的方法将允许研究人员采取三维图像只用一部手机。

声波可以沿着x,y和z轴移动和定位生物标本,但是宾夕法尼亚州立大学的研究人员第一次使用它们来轻轻地和安全地旋转样品,这是单细胞分析,药物发现和有机体研究。

今天发表在“自然通讯”上的这项研究由工程科学与力学教授托马斯·黄军教授和哈克生物工程科学特聘教授领导。 Huang和他的小组创造了一种声学旋转操纵(ARM)方法,它可以捕捉微流体装置内的一系列小腔中的气泡。类似于超声成像换能器的声学换能器在流体中产生声波,使得气泡振动,这在流动的液体中产生可调的微涡旋,使得样品以任何期望的速度以任何方向旋转。

声学流体旋转操作(ARM)设备的设计和操作。 (a)实验装置的示意图。产生声波的压电换能器放置在微流体通道附近。声波致动捕获在侧壁微腔内的空气微泡。 (b)显示由多个振荡微泡捕获的中线L4阶段秀丽隐杆线虫的光学图像。比例尺=100μm。 Huang表示:“目前共聚焦显微镜在许多生物,生物化学和生物医学研究中都是必需的,但许多实验室无法使用共焦显微镜,价格超过20万美元。” “我们的ARM方法是一个非常便宜的平台,它与所有的光学表征工具兼容。您可以从字面上使用手机进行三维成像。“

为了演示设备的功能,研究人员旋转了线虫,这是一种经常用于生物研究的长度约为毫米的模型生物体。他们还声学旋转和成像HeLa癌细胞。

操纵小物体的现有方法取决于样品的光学,磁学或电学性质,和/或由于激光加热而损坏样品。另一方面,ARM方法使用由类似于超声成像的功率生成的温和的声波,并且频率较低。该设备结构紧凑,使用简单。

联合主要作者,工程科学与力学研究生Adem Ozceki说:“我们的方法是成像和研究单细胞水平旋转效应的宝贵平台。 “更重要的是,由于能够并行旋转大量细胞,研究人员将能够进行高通量的单细胞研究。 “

除了适用于大范围的生物和物理科学研究,ARM技术在HeLa细胞活力测试中显示出优异的生物相容性,其中99.2%的细胞在操作中幸存下来。

也有助于“旋转操纵单细胞和生物体使用声波”是前组成员丹尼尔艾哈迈德博士。研究生Nagagireesh Bojanala,Nitesh Nama,Awani Upadhyay,陈玉超; Wendy Hanna-Rose,生物化学与分子生物学副教授;全部来自宾夕法尼亚州。

来源:宾夕法尼亚州立大学