Ett team ledd av forskare från Yale University har utvecklat ett sätt att snabbt manipulera och sortera olika celler i blodet med hjälp av magnetiserbara vätskor. Resultaten, som kommer att publiceras veckan den 7 december i onlineupplagan av Förfaranden från National Academy of Sciences , kan dramatiskt förbättra hastigheten och känsligheten hos tester som används för att upptäcka cancerbiomarkörer, blodsjukdomar, virus och andra sjukdomar.

Ferrofluider består av magnetiska nanopartiklar suspenderade i en flytande bärare. De har använts i industriella applikationer i flera år, inklusive hårddiskar och högtalare. Nu är ett team ledd av Hur Koser, docent vid Yale School of Engineering &Applied Science, har utvecklat en biokompatibel ferrofluid – en med rätt pH-nivå och salthalt så att mänskliga celler kan överleva i den i flera timmar – och har skapat en enhet med integrerade elektroder som genererar ett magnetfältsmönster, låter dem manipulera och separera röda blodkroppar, sickleceller och bakterier som finns i denna unika lösning.

Magnetfältet attraherar nanopartiklarna i ferrofluiden, effektivt trycka och blanda de mycket större, icke-magnetiska celler längs specifika kanaler. Beroende på frekvensen av magnetfältet de applicerar, forskarna kan också manipulera och sortera olika typer av celler beroende på deras storlek, elasticitet och form.

"Det är som att cellerna surfar på magnetiska krafter, " Sa Koser. "När vi slår på magnetfältet, de icke-magnetiska cellerna skjuts omedelbart upp till toppen av kanalen." de rullar längs ytan och kan snabbt riktas mot en sensor.

Medan andra cellmanipuleringstekniker finns, den här nya metoden är unik genom att den inte kräver att man fäster biomarkörer, eller etiketter, till cellerna och det finns inget behov av arbetsintensiv förberedelse eller efterbearbetning.

Att effektivt kunna sortera och flytta celler med denna teknik skulle kunna möjliggöra mycket större effektivitet i sjukdomsdetektering genom att rikta sjuka celler mot sensorer. Många av dagens tester kräver timmar eller till och med dagar att genomföra, eftersom koncentrationen av sjuka celler i ett blodprov kan vara så låg att det tar lång tid för dem att slumpmässigt stöta in i sensorerna. Vid cancer i ett tidigt skede, till exempel, det kan finnas en tumörcell för varje miljard friska celler, vilket gör dem extremt svåra att upptäcka.

"Effektiv och effektiv separation är mycket viktig när du letar efter en nål i en höstack, " sa Ayse Rezzan Kose, en doktorand i Koser Lab och huvudförfattaren till studien. "Vi hoppas att vi kan uppnå en ökning med flera storleksordningar i känsligheten hos befintlig detekteringsteknik. Om så är fallet, en blodprovsanalys kan slutföras på några minuter, inte timmar eller dagar."

Koser hoppas att den nya tekniken en dag kommer att leda till bärbara sensorer som läkare kan bära in på fältet och som kan användas för att testa för en rad sjukdomar, som cancer och HIV. "Allt du kan lägga i ferrofluidlösningen är potentiellt detekterbart på detta sätt."

Mer information: DOI:10.1073/pnas.0912138106

Källa:Yale University (nyheter:webb)