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Il liquido magnetico separa le cellule del sangue
I ricercatori di Yale hanno dimostrato un dispositivo che utilizza un liquido magnetico per separare le cellule del sangue in base alle loro dimensioni e forma in pochi minuti.
Questo dispositivo utilizza campi magnetici per separare le cellule per dimensione e forma.
Credito: Come Koser
Il dispositivo applica un campo magnetico a un liquido contenente nanoparticelle magnetiche. Le nanoparticelle creano onde che trasportano le cellule a seconda delle loro dimensioni, forma e proprietà meccaniche. I ricercatori, guidati dal professore di ingegneria elettrica Come Koser , sperano di sviluppare un'alternativa economica alle tecniche di selezione delle cellule che richiedono molto tempo e talvolta richiedono un'etichettatura costosa.
Le sospensioni liquide di particelle magnetiche, dette ferrofluidi, sono già utilizzate come lubrificanti industriali e negli altoparlanti e negli hard disk dei computer. Questi liquidi in genere contengono altre sostanze chimiche per impedire alle particelle di aggregarsi e di fuoriuscire dalla sospensione. Le nanoparticelle magnetiche vengono anche esplorate per le terapie contro il cancro e come agenti di contrasto per la risonanza magnetica (MRI), entrambe applicazioni che richiedono concentrazioni molto basse.
Ma il gruppo di Yale è il primo a produrre un ferrofluido biocompatibile ad alta concentrazione che non contiene sostanze chimiche dannose per le cellule, pur mantenendo le particelle a galla. È stato molto difficile trovare i parametri per mantenere le cellule vive, afferma Koser.
Negli esperimenti descritti questa settimana nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori di Yale hanno realizzato canali microfluidici rivestiti con elettrodi che generano campi magnetici. Le cellule sono state quindi aggiunte a un ferrofluido nel canale. Quando i campi magnetici sono stati applicati lungo il dispositivo, le particelle nel fluido hanno spinto le cellule lungo il canale, separandole per dimensione e forma. Qualcosa di simile può essere ottenuto usando campi elettrici, dice Koser, ma questo può danneggiare le cellule. Il suo gruppo ha utilizzato il dispositivo per separare i globuli vivi da cellule falciformi e batteri.
Koser ritiene che il dispositivo potrebbe essere particolarmente utile quando si cerca di rilevare tipi molto rari di cellule del sangue, come quelle cancerose. Lo smistamento rapido delle cellule mediante campi magnetici potrebbe migliorare la sensibilità dei test per queste cellule rare senza aggiungere costose etichette chimiche. Le cellule tumorali sono più morbide di quelle sane, forse perché crescono rapidamente e quindi non formano uno scheletro cellulare interno adeguato, e Koser spera che i campi magnetici saranno anche in grado di separare le cellule in base alla loro elasticità e ad altre proprietà meccaniche.
Il prossimo passo è provare questo insieme ai sensori esistenti per migliorare la loro sensibilità e ridurre i tempi, dice Koser.
Nel video qui sotto, un campo magnetico crea onde in un liquido contenente nanoparticelle magnetiche (le nanoparticelle non sono visibili) per separare due tipi di microsfere in base alle loro dimensioni.