Next Generation: Separation Two Ways
Representación de un artista de células tumorales que fluyen sobre una serie de barreras físicas. MARTIN RIETVELD/UNIVERSIDAD JOHNS HOPKINS
El dispositivo: Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han desarrollado un chip microfluídico simple para separar partículas biológicas, como células o proteínas , por velocidad y ubicación. Desarrollada por el estudiante de posgrado Jorge Bernate con el profesor German Drazer, la estrategia es un giro en la cromatografía, en la que la separación de partículas, como células o péptidos, ocurre con el tiempo, con las partículas de movimiento rápido que se recolectan primero y las partículas de movimiento lento se recogen después. . Sin embargo, en lugar de confiar en la única dimensión del tiempo, Bernate utiliza una estrategia denominada cromatografía vectorial, que también utiliza el espacio para separar entidades biológicas.
El dispositivo se basa en una fuerza muy simple y económica, la gravedad, para fluir. partículas sobre una serie de protuberancias del tamaño de una micra dispuestas «como bandas sonoras en una carretera»; dijo David Inglis, quien también investiga microfluidos para aplicaciones biológicas en la Universidad Macquarie en Sydney, Australia….
Novedades: Estrategias anteriores para separar partículas haciéndolas fluir a través de un conjunto de barreras ordenadas, como las ranuras de los chips, solo dependía de un tipo de separación. Algunos usaban barreras físicas, como bandas sonoras, mientras que otros usaban campos de fuerza como los producidos por bandas magnéticas. La estrategia de Bernate y Drazer de aplicar un campo de fuerza perpendicular a los surcos físicos permite que las partículas o células se separen en función de algo más que el tamaño o el magnetismo. Además, el dúo pudo aplicar un conjunto unificado de principios que permiten a los investigadores predecir mejor cómo responderán las partículas a cualquier tipo de barrera periódica, dijo Bernate.
Importancia: Usar tanto el espacio como el tiempo para separar entidades teóricamente permite aplicaciones de mayor rendimiento, dijo Kevin Dorfman, quien estudia la dinámica del ADN (como el movimiento a través de nanocanales) en la Universidad de Minnesota.
Física Las barreras y las barreras de campo de fuerza, como las tiras magnéticas, también separan las partículas de manera diferente. Una banda magnética funciona bien para separar partículas en dos grupos magnéticos y no magnéticos, explicó Inglis. Usar el tamaño o la densidad como parámetro de separación podría permitir que las partículas se separen en varios parámetros, incluidos el tamaño y la densidad, simultáneamente.
Necesita mejorar: Aunque Bernate y Drazer solo han publicado experimentos separando perlas de sílice y poliestireno en función del tamaño y la densidad. Actualmente están trabajando en el uso de esta estrategia para separar los glóbulos rojos. Inglis teme que la gravedad, aunque barata, no es un fuerte suficiente fuerza para separar eficientemente objetos muy pequeños o ligeros. En sus experimentos, Bernate y Drazer separaron con éxito perlas de 4 micras, pero para [partículas] de menos de una micra, habría que esperar una semana, predijo Inglis. Y aunque su estrategia permitirá que las celdas se separen en una variedad de categorías, la compensación es que la separación puede no ser tan clara como la separación binaria utilizando un solo parámetro, dijo Dorfman.
J . Bernate, G. Drazer, Cromatografía vectorial estocástica y determinista de partículas suspendidas en potenciales periódicos unidimensionales, Physical Review Letters, 108:214501-5, 2012.
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