Un gruppo di ricerca dell'Università di Nagoya ha sviluppato un metodo di smistamento cellulare ad alta velocità di celle di grandi dimensioni con un'elevata vitalità utilizzando doppie pompe su chip.

Lo smistamento delle singole cellule è necessario per molte applicazioni biologiche, compreso l'isolamento di tipi cellulari specifici da sospensioni cellulari. Un ordinamento cellulare attivato dalla fluorescenza (FACS) è stato utilizzato per l'ordinamento cellulare ad alto rendimento. In questo metodo, i laser sono usati per eccitare l'auto-fluorescenza o la fluorescenza marcata delle cellule incluse nelle goccioline, e quindi le goccioline vengono deviate in contenitori diversi a seconda delle loro caratteristiche. Però, questa tecnica riguarda le infezioni del campione dovute alla generazione di aerosol. Inoltre, un FACS di celle più grandi richiede che i campioni vengano elaborati a bassa pressione attraverso ugelli più ampi per evitare danni. Così, l'ordinamento è limitato al throughput di basso livello.

La ricerca presso l'Università di Nagoya sullo smistamento cellulare ha utilizzato un chip microfluidico per prevenire l'infezione del campione. Questo chip ha microcanali in cui vengono introdotte sospensioni cellulari per lo smistamento. Il gruppo di ricerca ha integrato due pompe su chip azionate esternamente nel chip microfluidico per il controllo del flusso ad alta velocità. Utilizzando un attuatore ad alta velocità come sorgente motrice della pompa, sono riusciti a produrre un flusso con 16 microsecondi per lo smistamento delle cellule.

Il chip microfluidico contiene un'area di smistamento a forma di croce e un canale microfluidico a tre rami. "Le celle target/non target sono allineate tridimensionalmente nel canale principale, ", afferma l'autore corrispondente Shinya Sakuma. "Quando vengono rilevate cellule bersaglio, le pompe su chip lavorano rapidamente per ordinare le cellule in uno dei due canali di interesse. Nel frattempo, le cellule non bersaglio vengono scaricate nel canale di scarico senza l'attivazione della pompa."

La tecnica ci permette di smistare non solo celle grandi ma anche piccole ad alta velocità, purezza elevata, e alta vitalità. "Abbiamo testato il metodo su microalghe come esempio di cellule grandi, di circa 100 micrometri di dimensione, e ha raggiunto il 95,8 percento di purezza, 90,8 per cento di redditività, e un tasso di successo del 92,8 percento, ", afferma il corrispondente co-autore Yusuke Kasai. "Come modello di tipo a piccola cellula, abbiamo usato una cellula cancerosa la cui dimensione è di circa 24 micrometri, e ha raggiunto il 98,9 percento di purezza, 90,7 per cento di redditività, e un tasso di successo del 97,8 per cento."