Präzise, schonende und effiziente Zellseparation von einem Gerät von der Größe eines Mobiltelefons kann dank Tilt- Winkel stehenden akustischen Oberflächenwellen ist, nach einem Team von Ingenieuren .
"Für biologische Tests oft müssen wir die Zelltrennung vor der Analyse zu tun ", sagte Tony Jun Huang , Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik. " Wenn der Trennvorgang beeinträchtigt die Integrität der Zellen , Schäden in irgendeiner Weise , die Diagnose oft nicht gut funktioniert. "
Geneigt Winkel stehenden akustischen Oberflächenwellen können Zellen zu trennen , sehr kleine Mengen an Energie. Anders als bei herkömmlichen Trennverfahren , die für 10 Minuten bei 3000 Umdrehungen pro Minute zentrifugieren , können die akustischen Oberflächenwellen -Zellen in einem viel sanfter Weise zu trennen. Die Stromstärkeund Frequenz in dieser Studie verwendet werden, sind ähnlich der in der Ultraschallbildgebung , die nachweislich besonders sicher zu sein, verwendet, auch für Föten . Auch erfährt jede Zelle die akustische Welle nur für einen Bruchteil einer Sekunde eher als 10 Minuten.
" Der geneigte Winkel stehenden akustischen Oberflächenwellen -Methode hat die geringste Störung oder Unterbrechung der lebenden Zellen , die im Vergleich zu anderen verfügbaren Methoden so weit voneinander getrennt ", sagte Ming Dao, Hauptforscher, Materialwissenschaften und Ingenieurwesen , Massachusetts Institute of Technology . " Er ergänzt das Portfolio der neuesten technologischen Entwicklungen zur Trennung solche Dinge wie selten zirkulierende Tumor Zellen im Blut . "
Frühere Arbeiten von Huang zeigte, dass akustische Pinzetten arbeiten , indem sie eine stehende akustische Oberflächenwellen . Wenn zwei Schallquellen einander gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils emittiert die gleiche Wellenlänge des Schalls , gibt es eine Stelle, an der die gegenüberliegenden Klänge einander aufheben können. Da Schallwellen Druck haben , können sie sehr kleine Objekte zu drücken , so dass eine Zelle oder Nanopartikel mit der Schallwelle zu bewegen, bis er die Position , wo es nicht länger die Bewegung erreicht .
Wenn die Schallquellen unter einem rechten Winkel zueinander stehen , eine gleichmäßig beabstandete Reihe von Zeilen und Spalten zu bilden, in einem Schachbrettmuster . In diesem Fall ist das Team von der Penn State , MIT und Carnegie Mellon University verwendeten Simulationsprogramme , um den Winkel der Schallquellen sollte , um die beste Trennung zu produzieren gekippt werden zu bestimmen. Sie berichten ihre Ergebnisse online in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften .
Durch Kippen des Schallquelle , so dass er nicht senkrecht konnten die Forscher bessere Trennabstand und könnte effizienter sortieren Zellen.
Die akustischen Pinzette durch Herstellen eines Interdigitalwandlers , der den Ton erzeugt , auf dem piezoelektrischen Chip -Oberfläche. Standardphotolithographieerzeugt Mikrokanälen , in denen die Flüssigkeit, die die Zellen enthält, zu fließen.
Die Forscher haben das Trennzeichen , die kontinuierlich ausgeführt werden können. Das Gerät getrennt 9,9 -Mikrometer- Partikel von 7,3 Mikrometer Partikel so effizient, dass 97 Prozent der 7,3 -Mikrometer- Partikel ging an die richtige Stelle . Das Gerät kann auch getrennt von Krebszellen aus weißen Blutzellen mit einer hohen Effizienz und Reinheit. Es ist einfach und kostengünstig herzustellen und benötigt keine strenge Ausrichtung um diese Trennung zu erreichen .
" Die Methode, die wir in diesem Papier zu beschreiben, ist ein Schritt nach vorn bei der Erkennung und Isolierung von zirkulierenden Tumorzellen im Körper ", sagte Subra Suresh , einer der Autoren und Präsident der Carnegie Mellon University der Studie. "Es hat das Potenzial, ein sicheres und wirksames neues Werkzeug für die Krebsforscher , Kliniker und Patienten anzubieten. "
Die Forscher sehen Geräte wie dieser ein Trennkrebszellenvon anderen Zellen, Bakterien aus dem Blut , weißen Blutkörperchen aus roten Blutkörperchen und Malaria Parasiten aus dem Blut , um nur einige Anwendungen zu nennen.