Para los científicos que escuchan los débiles susurros de las neuronas cerebrales, una primera técnica robótica para limpiar los pequeños dispositivos que registran las señales podría facilitar un nuevo nivel de automatización en la investigación en neurociencia. Eso podría acelerar la recopilación de información utilizada para mapearlas funciones de las células cerebrales y, en última instancia, proporcionan una mejor comprensión de lo que sucede entre nuestros oídos.
La técnica se usaría en un método de grabación conocido como pinzamiento de parche, en el que una pequeña pipeta de vidrio llena de líquido está conectada a neuronas individuales. Desde que el clampado se inventó hace tres décadas, la técnica ha requerido cambiar las pipetas entre grabaciones- un proceso manual que ralentiza la investigación. Ahora, una técnica de limpieza robótica desarrollada por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia permite reutilizar las pipetas para hasta 11 grabaciones, y potencialmente más, permitiendo que la grabación sea más automatizada.
"Este es un paso hacia la revolución de las técnicas robóticas en neurociencia", dijo Craig Forest, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff de Georgia Tech. "Queremos poder poner muestras en nuestra máquina y alejarnos mientrasregistra 50 o incluso 100 neuronas. Esto podría permitir a la neurociencia el tipo de automatización de investigación que hemos visto en otros campos, como la biología molecular, ampliando drásticamente nuestra capacidad de escuchar las señales cerebrales ".
Con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, la investigación se informó el 11 de octubre en la revista Scientific Reports. Basado en su técnica de limpieza e innovaciones anteriores que automatizaron el proceso de conectar las pipetas a las células, GeorgiaLos investigadores tecnológicos han demostrado lo que se cree que es el primer robot en realizar grabaciones secuenciales de parche-pinza en cultivo celular, cortes cerebrales y en el cerebro vivo, sin un operador humano.
Para compartir lo que está haciendo, el robot de sujeción de parches, conocido como "patcherBot", tiene su propia cuenta de Twitter para informar automáticamente sobre cada célula que registra. "Este es el primer robot de neurociencia social", dijo Forest.
El parche de sujeción es el estándar de oro para estimular y registrar señales de neuronas y otras células. Implica tocar una pipeta de vidrio con una punta de solo un micrón de diámetro a la membrana celular, creando un sello hermético que proporciona una conexión eléctrica directa aEl trabajo es extremadamente meticuloso y requiere mucho tiempo, aunque una tecnología robótica reciente denominada Autopatcher, también fuera del laboratorio de Forest, ha automatizado partes del proceso.
Debido a que los desechos celulares podrían evitar la conexión estrecha con las células, los investigadores han tenido que reemplazar las pipetas por unas nuevas para cada grabación. Pero mientras realizaban la fijación de parches, la asistente de investigación graduada Ilya Kolb comenzó a cuestionar la sabiduría convencional de que las pipetas no podíanser utilizado más de una vez. Sabía acerca de los detergentes utilizados para limpiar la cristalería de laboratorio, y se puso a trabajar evaluando si estos agentes se utilizarían o no en un proceso de limpieza robótica.
"Si pudieras limpiar la pipeta automáticamente después de cada grabación, podrías decirle al Autopatcher que regrese a las celdas una y otra vez", explicó Forest. "Ya ni siquiera tendrías que estar en la habitación. Podrías configuraresto antes de salir del laboratorio por el día, y cuando regresó a la mañana siguiente, habría registrado 50 o 100 celdas ".
Kolb probó ocho soluciones de limpieza y encontró una, Alconox, que eliminó con éxito los desechos. Reprograma el software que opera el Autopatcher para agregar pasos de limpieza y enjuague entre cada grabación. El nuevo robot sumerge la pipeta en una solución de detergente ubicada enun pozo al lado de la muestra, crea un flujo de fluido dentro y fuera de la pipeta, luego mueve la pipeta a un enjuague en un pozo separado. Todo el proceso de limpieza dura aproximadamente un minuto, que es tan rápido o incluso más rápido queoperador humano capacitado.
Los investigadores compararon la calidad de las grabaciones realizadas con las pipetas limpias con las realizadas con otras nuevas.
"Cuando aplicamos parches con una pipeta nueva y cuando aplicamos una pipeta que ha sido utilizada y limpiada 11 veces, los resultados son básicamente indistinguibles", dijo Kolb. "Vemos cierta degradación después de 14 o más intentos, peroEsperamos que con mejoras en la técnica, podamos reutilizar las pipetas hasta 50 o 100 veces ".
Trabajando con investigadores de la Universidad de Emory, la técnica se probó para determinar si cualquier residuo de detergente restante podría afectar a las células vivas. Los resultados de la prueba, complementados con estudios de espectroscopía de masas del fluido de la pipeta, no encontraron implicaciones adversas.
Georgia Tech ha solicitado protección por patente en la nueva técnica robótica, que permite a los técnicos simplemente elegir las células que se grabarán usando una vista de microscopio y luego dejar que la máquina funcione. Los investigadores esperan que la técnica pueda comercializarse para su uso no solopor los miles de laboratorios que actualmente usan la fijación de parches, pero también se utilizan para ampliar las aplicaciones automatizadas de manera más amplia para pruebas farmacéuticas y otras investigaciones.
"Si podemos poner esta tecnología en un equipo y tener toda la inteligencia proporcionada por el software, realmente podría democratizar esta área de investigación", dijo Forest. "Ahí es donde nos dirigimos en la construcción de herramientas que harán nuevasciencia posible "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por John Toon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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