(Phys.org) —Northwestern University forskare har utvecklat en ny metod för att leverera molekyler i singel, riktade celler genom tillfälliga hål i cellytan. Tekniken kan hitta tillämpningar inom läkemedelsleverans, cellterapi, och relaterade biologiska fält.

Bulkelektroporering - en teknik som används för att leverera molekyler till celler genom reversibla nanoporer i cellmembranet som orsakas av att de utsätts för elektriska pulser - är en allt mer populär metod för celltransfektion. (Celltransfektion är introduktionen av molekyler, såsom nukleinsyror eller proteiner, in i en cell för att ändra dess egenskaper.)

Dock, eftersom bulkelektroporering applicerar elektriska pulser på en bulkcellösning, det resulterar i heterogena cellpopulationer och ofta låg cellviabilitet. För att lösa dessa problem, Northwestern University forskare har utvecklat ett nytt verktyg för encells transfektion.

Den nya metoden, kallad nanofountain probe electroporation (NFP-E), tillåter forskare att leverera molekyler till riktade celler genom tillfälliga nanoporer i cellmembranet som skapas av ett lokaliserat elektriskt fält som appliceras på en liten del av cellen. Metoden gör det möjligt för forskare att kontrollera doseringen genom att variera varaktigheten av de elektriska pulserna, som ger en aldrig tidigare skådad kontroll av celltransfektion.

"Det här är riktigt spännande, "sa Horacio Espinosa, James och Nancy Farley professor i tillverkning och entreprenörskap vid Northwestern McCormick School of Engineering och en av tidningens författare. "Förmågan att exakt leverera molekyler till enstaka celler behövs för att bioteknologiforskare ska kunna utveckla den senaste tekniken inom terapi, diagnostik, och läkemedelsleverans mot löftet om personlig medicin. "

Ett papper som beskriver forskningen, "Nanofountain Probe Electroporation (NFP-E) av enstaka celler, "publicerades den 7 maj i tidningen Nano bokstäver .

NFP-E är baserat på nanofountain probe (NFP) -teknologi som utvecklats i Espinosas laboratorium. NFP-E-chipet består av en uppsättning mikrofabricerade cantilever-sonder med integrerade mikrofluidkanaler. Sonden har tidigare använts för höghastighets nanopatring av proteiner och nanopartiklar för läkemedelsleveransstudier.

Den nya encelliga transfektionsapplikationen kopplar ihop sonden med en elektrod- och vätskekontrollsystem som enkelt kan anslutas till en mikromanipulator eller atomkraftmikroskop för positionskontroll. Detta integrerade system gör att hela transfektionsprocessen och cellens svar efter transfektion kan övervakas av ett optiskt mikroskop.

NFP-E-systemet utvecklas för kommersialisering av iNfinitesimal LLC, ett nordvästra spin-off-företag grundat av Espinosa, och förväntas vara tillgänglig i slutet av 2013.

Tekniken visar sig vara extremt robust och multifunktionell. Forskare har använt NFP-E-chipet för att transfektera HeLa-celler med polysackarider, proteiner, DNA -hårnålar, och plasmid-DNA med encells selektivitet, hög transfektionseffektivitet (upp till 95%), kvalitativ doskontroll, och mycket hög lönsamhet (upp till 92%).