Skålformade mikropartiklar kan vara användbara för att fånga och analysera enskilda celler eller cellkolonier. Kredit:Di Carlo Lab/UCLA California NanoSystems Institute
UCLA-forskare har utarbetat en metod för att producera intrikat formade hydrogelmikropartiklar med en hastighet av mer än 40 miljoner per timme - minst 10 gånger snabbare än den nuvarande standardmetoden.
Hydrogelmikropartiklar lovar en rad användningsområden inom biomedicin, inklusive för att reparera vävnad, agera som miniatyrversioner av petriskålar för odling av celler och som vehikel för att leverera terapeutiska läkemedel. Och när de är formade som skålar eller ihåliga skal, kan sådana partiklar vara särskilt användbara för att fånga, dela av och analysera enskilda celler eller cellkolonier, som en del av processen för att skapa proteinbaserade läkemedel eller odla mikroalger för hållbara biobränslen.
Forskarna producerade miljontals nanoliterstora droppar – en nanoliter är en miljarddels liter – var och en innehöll hydrogelbyggstenar med hjälp av mikrofluidiska enheter som droppade tiotusentals droppar varje sekund parallellt.
Normalt kan mikrofluidiska enheter som används för att producera formade hydrogelpartiklar bara fungera en i taget eftersom ingredienserna som används för att göra partiklarna inte blandas väl; som ett resultat måste ingredienserna flyta samman med exakta hastigheter för att inkludera dem i rätt förhållande i den bildade droppen. I studien kunde forskare köra hundratals mikrofluidiska enheter parallellt eftersom de utarbetade en metod för att kombinera alla ingredienser i rätt förhållande till en enda blandad lösning. Efter att ha bildat droppar av lösningen kylde forskarna dem, vilket fick komponenterna att separera ut i dropparna och sedan monteras till önskade former. Forskarna frös sedan formerna på plats genom att polymerisera dem med ultraviolett ljus.
Förmågan att effektivt producera miljontals skålformade eller ihåliga hydrogelpartiklar kan hjälpa till att påskynda vetenskaplig forskning inom en rad olika discipliner, inklusive att påskynda utvecklingen av nya läkemedel eller diagnostik, eller att producera nya cellstammar för produktion av bränslen eller näringsämnen.
Sohyung Lee, doktorand i kemiteknik vid UCLA, är studiens första författare. Motsvarande författare är Dino Di Carlo, professor i bioteknik och i mekanisk och rymdteknik vid UCLA Samueli School of Engineering, och medlem av California NanoSystems Institute vid UCLA. Andra författare är UCLA-studenterna Joseph de Rutte, Robert Dimatteo och Doyeon Koo. + Utforska vidare
