Las pinzas acústicas que pueden mover celdas individuales en tres dimensiones usando ondas acústicas de superficie sin tocar, deformar o etiquetar las celdas son posibles, según un equipo de ingenieros.
"En esta aplicación usamos ondas acústicas de superficie para crear nodos donde las células o micropartículas quedan atrapadas", dijo Tony Jun Huang, profesor y Presidente Distinguido de Huck en Ciencia y Mecánica de Bioingeniería. "Entonces podemos mover la célula o partícula en tresdimensiones para crear estructuras en dos o tres dimensiones "
Los nodos de captura están formados por dos conjuntos de generadores de ondas acústicas de superficie. Cuando las ondas de sonido de los lados opuestos se unen, crean una presión que atrapa y coloca la partícula o celda. Mover la ubicación donde se encuentran las ondas de sonido mueve la ubicaciónde la célula o partícula. Estos cambios de onda estacionaria manipulan los pequeños objetos en dos dimensiones. La amplitud de las vibraciones acústicas controla el movimiento en la tercera dimensión. Los investigadores informan su trabajo en la edición de hoy 25 de enero Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Los resultados presentados en este documento proporcionan una vía única para manipular células biológicas, con precisión y en tres dimensiones, sin la necesidad de ningún contacto invasivo, etiquetado o etiquetado bioquímico", dijo Subra Suresh, presidente de la Universidad Carnegie Mellon y partedel equipo de investigación: "Este enfoque podría dar lugar a nuevas posibilidades de investigación y aplicaciones en áreas tales como la medicina regenerativa, la neurociencia, la ingeniería de tejidos, la biofabricación y la metástasis del cáncer".
El equipo de investigación no solo creó unas pinzas tridimensionales, sino que también modeló la bioimpresión con este dispositivo y usó el dispositivo para recoger, traducir e imprimir celdas individuales y conjuntos de celdas, creando estructuras 2-D y 3-D en unde manera precisa y no invasiva. Demostraron esta habilidad al capturar un solo fibroblastos de ratón suspendido y moverlo a una ubicación específica en la cámara microfluídica.
La bioimpresión para recrear materiales biológicos debe incluir una forma de preservar las comunicaciones de celda a celda y las interacciones entre el medio ambiente. Si bien el dispositivo no es una impresora 3D en el sentido convencional, puede mover células y partículas específicas a lugares específicosy adjúntelos donde sea que pertenezcan de manera funcional.
"Agregar una tercera dimensión para manipular con precisión las células individuales para la bioimpresión avanza aún más la tecnología de pinzas acústicas", dijo Ming Dao, director del Laboratorio de Nanomecánica, Instituto de Tecnología de Massachusetts. "El modelado adjunto proporciona soluciones para la manipulación celular, lo que permite la validación del métodoasí como la posible optimización del sistema "
La tercera dimensión lograda con este dispositivo se basa en la transmisión acústica, un tipo de movimiento fluídico inducido por una onda acústica estacionaria. Al manipular la onda acústica, los investigadores podrían colocar la partícula o celda atrapada donde quisieran dentro de los límites verticales deel fluido encerrado
"Las pinzas acústicas en 3-D pueden modelar células con control sobre el número de células, el espaciamiento celular y la geometría confinada, lo que puede ofrecer una forma única de imprimir células neuronales para crear redes neuronales artificiales para aplicaciones de ciencia neuronal o medicina neuronal regenerativa,"dijo Huang.
El dispositivo actual puede colocar una celda o partícula con una precisión de 1 micrómetro horizontalmente y con una precisión de 2 micrómetros verticalmente. Los investigadores movieron una partícula de 10 micrómetros a una velocidad promedio de aproximadamente 2.5 micrómetros por segundo y podrían colocar células en varios segundos a unos pocosminutos dependiendo de la distancia.
Debido a que la longitud de onda acústica y la potencia de entrada se pueden ajustar instantáneamente durante los experimentos, la precisión de la colocación solo está limitada por la resolución de la configuración del dispositivo, según los investigadores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por A'ndrea Elyse Messer. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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