Fluorescensaktiverad cellsortering (FACS) är en modern teknik för cellanalys för kvantitativ detektion av fysiologiska, biokemisk, immunologisk, och molekylära biologiska egenskaper hos celler - det kan ytterligare separera en specifik delmängd av cellpopulationer från komplexa biologiska prover. Även om nuvarande kommersiella FACS har en ganska exakt cellsorteringsförmåga, det har fortfarande vissa inneboende begränsningar. Först, nuvarande kommersiella FACS är skrymmande i storlek och extremt dyrt, och kan vanligtvis endast tillhandahållas av delade användarfaciliteter. Andra, den nuvarande sorteringsmekanismen kräver generering av cellinnehållna aerosoler genom ett litet munstycke, som kan orsaka stor skjuvspänning, orsakar skador på celler. Därav, det finns ett stort behov av att utveckla en enkel och biokompatibel metod för att sortera biologiska celler inte bara med hög renhet, men också bibehållen hög cellviabilitet och funktionalitet.

I den här studien, ett forskargrupp vid Singapore University of Technology and Design (SUTD) under ledning av docent Dr. Ye Ai, i samarbete med biträdande professor Chrishan Ramachandra från National Heart Center Singapore (NHCS), utvecklat ett mantelfritt akustiskt fluorescensaktiverat cellsorteringssystem (aFACS) för detektion och isolering av encells nivå fluorescens. Den mikrofluidiska sorteringsanordningen använder elasto-inertial partikelfokusering för att justera celler i en enda fil för att förbättra sorteringsnoggrannheten och effektiviteten utan provspädning. Den utvecklade sorteringsanordningen kan effektivt fokusera 1 μm partiklar som representerar den allmänna minimistorleken för en majoritet av cellsorteringsapplikationer. Vid fluorescensförfrågan på encellsnivå, enskilda celler avleds till målutloppet med ett 50 μm brett högfokuserat akustiskt fält. Användningen av mild akustisk kraft i det utvecklade aFACS ger en mer biokompatibel sorteringslösning för att hjälpa forskare att isolera sina målceller, samtidigt som hög cellviabilitet bibehålls.

Klinisk huvudutredare Dr Chrishan sa:"Mänskliga kardiomyocyter (CM) som härrör från inducerade pluripotenta stamceller (iPSC) har visat en enorm potential för att förstå mekanismerna för olika hjärtsjukdomar. Eftersom dessa iPSC-CM genereras individuellt, de omfattar just den individens genetiska sammansättning och med den, någon anlag för hjärtsjukdom. Dessa iPSC-CM kan därför användas för att modellera inneboende hjärtsjukdomar i en petriskål och också fungera som en läkemedelsscreeningsplattform för att identifiera nya, patientspecifika behandlingar. Dock, möjligheten att rena dessa iPSC-CM är en stor begränsning på området. Befintliga tekniker som används för rening resulterar i betydande celldöd. Med en teknik som kan rena iPSC-CM, samtidigt som deras livskraft bibehålls är mycket fördelaktigt för hjärtforskning. "

Teknisk huvudutredare Dr Ai sa:"Jämfört med kommersiella FACS -system, vår aFACS visar utmärkt biokompatibilitet vid sortering av ömtåliga biologiska celler som iPSC-CM. Dessutom, den slidlösa akustiska sorteringsanordningen kan förhindra provspädning och korskontaminering med ett enda inlopp utan aerosolgenerering. Det kan uppnå sorteringsrenhet och återvinningsgrad högre än 90%, och orsakar endast en mycket liten minskning av cellviabiliteten inom intervallet 3-4%. Med samma testcellprover, cellviabiliteten efter en kommersiell FACS-sortering sjunker med 35-45%. "