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La técnica del MIT pesa las solas células vivas
Fecha del artículo: 25 Abr de 2007 - 12:00 PDT
Por primera vez, los investigadores del MIT han encontrado una manera de medir la masa de células con alta exactitud.
La nueva técnica, que se basa en un detector micromechanical, podría permitir que los investigadores desarrollen los dispositivos de diagnóstico baratos, portables y pudo también ofrecer una ojeada única en cómo las células cambian mientras que experimentan la división de célula.
Desemejante de métodos convencionales, la técnica del MIT permite que las células permanezcan en el líquido mientras que se están midiendo, abriendo un nuevo reino de usos posibles, dice a Scott Manalis, autor mayor de un documento sobre el trabajo que aparecerá en la aplicación del 26 de abril la naturaleza.
Además de pesar las células, la tecnología se puede utilizar “pesa nanoparticles del `o secundario-monolayers de biomoléculas con una resolución en la solución que es seis órdenes de la magnitud más sensibles que métodos totales comerciales del sensor. Uno dirección nosotros son persiguiendo es basado en la masa flujo cytometry, una manera de pesar y de contar las células específicas,” dijo Manalis, profesor de asociado en los departamentos del MIT de la ingeniería biológica y de la ingeniería industrial.
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Los métodos actuales de la masa-medida alcanzan una resolución abajo a un zeptogram (10-21 gramos) pero trabajan solamente con cosas no-que viven porque el procedimiento se debe realizar dentro de un vacío. Así pues, los investigadores del MIT decidían dar vuelta al sistema convencional adentro hacia fuera.
En el método tradicional, las moléculas que se pesarán se colocan encima de una losa minúscula, o voladizo, hecha del silicio. La losa vibra en su frecuencia resonante (la frecuencia en la cual el material tienda naturalmente para vibrar) dentro de un vacío. Cuando una molécula se sienta en la losa, la frecuencia cambia levemente, y la masa de la molécula puede ser calculada midiendo ese cambio.
Esta medida se debe realizar en un vacío para evitar que el aire (o el líquido) interfiera con la frecuencia de la oscilación. Sin embargo, las células no pueden sobrevivir en un vacío, así que deben ser medidas en el líquido, que disminuye la exactitud de la medida.
Los investigadores solucionaron este dilema colocando el líquido que contenía la muestra dentro de la losa del silicio, que todavía oscila dentro de un vacío que la rodea. La muestra biológica se bombea a través de un microchannel que funcione a través de la losa, sin deteriorar su capacidad de vibrar.
“El resonador se sella en una cavidad minúscula del vacío dentro de la viruta, tan allí no es virtualmente ninguna resistencia a la vibración,” dicho co-conduce a autor Thomas Burg, asociado de la investigación en la ingeniería biológica. “Esto nos deja medir un cambio total, dice 10 porciones en mil millones, del microcantilever ya muy ligero.”
Hasta ahora, los investigadores han pesado partículas con una resolución abajo a levemente debajo de un femtogram (10-15 gramos), pero Manalis cree que con refinamientos, la sensibilidad se podría potencialmente bajar por varias órdenes de la magnitud dentro de algunos años. “Cada paso a lo largo de la manera abrirá nuevas posibilidades,” él dijo.
Los investigadores pueden también medir la densidad total de partículas o las células “variando la densidad de la solución circundante,” dijo a Michel Godin, co-conducen al autor y a asociado postdoctoral en la ingeniería biológica.
El equipo de investigación está mirando ya en varios usos para la nueva técnica.
Una área de la gran promesa está creando un dispositivo que mímico las capacidades del cell-counting de los cytometers del flujo, que son de uso frecuente supervisar números de la célula CD4 en pacientes de SIDA. Contando las células CD4, un tipo de célula inmune, doctores puede decir hasta dónde ha progresado el SIDA de un paciente. Sin embargo, los dispositivos cytometry del flujo, que funcionan despidiendo la luz de una corriente que fluye de células, son demasiado grandes y costosos ser útiles en los países en vías de desarrollo en donde viven muchos pacientes de SIDA.
Una viruta minúscula que podría contar las células que usaban el MIT nuevo que pesaba método sería una “barata y” alternativa robusto a los cytometers disponibles en el comercio del flujo, que costaron típicamente más de $20.000, Manalis dijo.
“Puesto que el dispositivo es batch-fabricated por técnicas de proceso convencionales del semiconductor, podría potencialmente ser utilizado en un formato disponible,” él dijo.
Guillermo Rodriguez, investigador del SIDA en el hospital general de Massachusetts que está al corriente de la investigación de Manalis, dijo que la nueva tecnología podría tener un enorme impacto en el SIDA que probaba en áreas rurales de África y a otra parte.
“Puesto simplemente, un CD4 barato, simple que cuenta el dispositivo que se puede utilizar por un ayudante de sanidad de la comunidad S sería un avance de la brecha en salud global,” según Rodriguez.
Manalis también está planeando una colaboración con el profesor de asociado del MIT de la biología Angelika Amon, que está interesada en estudiar cómo la densidad total de una célula cambia mientras que pasa con la división de célula. Usando el nuevo método, los científicos pueden atrapar en última instancia una célula y observarla sobre un período del tiempo largo. Los cambios en masa podrían correlacionar a la producción de proteínas, ofreciendo una nueva manera de estudiar lo que hace la célula durante la división, Manalis dicho.
Otro uso de la nueva tecnología es medir partículas pequeñas, o granos. Es importante saber el tamaño de las partículas usadas en pintura, dispositivos de la droga-entrega, capas y los materiales del nanocomposite, dijeron Manalis, que agregó que la nueva tecnología podría convertirse en “la manera del patrón oro” de medir estas partículas uno por uno.
Otros autores en el papel de la naturaleza son Scott Knudsen, asociado postdoctoral del MIT en la ingeniería biológica; Wenjiang Shen, Greg Carlson y Juan S. Foster de tecnología micro innovadora en Papá Noel Barbara, California; y Ken Babcock de biosensores micro innovadores de la tecnología y de la afinidad en Papá Noel Barbara.
La investigación fue financiada por los institutos nacionales del centro del proceso de decisión de la célula de la salud, el instituto para Biotechnologies de colaboración de la oficina de la investigación del ejército americano, La oficina de la fuerza aérea de la investigación patrocinada, el National Science Foundation y las ciencias y el consejo de investigación naturales de ingeniería de Canadá.
http://www.mit.edu
Escrito por Anne Trafton
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