Quasi mezzo secolo fa, gli scienziati hanno notato che le piccole particelle che fluiscono attraverso un lungo tubo possono rimanere in una posizione specifica lungo la sezione trasversale di un tubo. Questo è noto come messa a fuoco inerziale. Dopo, insieme allo sviluppo della tecnologia microfluidica negli ultimi decenni, messa a fuoco inerziale, un tipo di tecnologia passiva di manipolazione microfluidica, è emersa come una delle tecniche di manipolazione cellulare più potenti e precise, con un immenso potenziale commerciale nelle industrie bioingegneristiche e farmaceutiche.

Il gruppo di ricerca dell'assistente professore Dr. Ye Ai della Singapore University of Technology and Design (SUTD) ha recentemente sviluppato un dispositivo microfluidico per la messa a fuoco e lo smistamento di celle inerziali delle dimensioni di una carta di credito con un canale che misura 125 μm di larghezza (circa la metà dello spessore di un'unghia), fornendo il potenziale per l'isolamento di cellule rare da campioni clinici complessi.

Attualmente, il cancro è una delle principali cause di morte umana. Una delle maggiori difficoltà per ottenere una cura radicale del cancro è la metastasi maligna, che causa direttamente ostacoli schiaccianti nella gestione terapeutica e nella diagnosi precoce. La capacità di isolare le cellule tumorali circolanti rare (CTC), i semi per le metastasi del cancro, consente un approccio molto meno invasivo per la diagnosi e la prognosi del cancro. Nuove tecnologie microfluidica per un'elevata produttività, lo smistamento cellulare ad alta precisione di campioni biologici complessi è auspicabile per affrontare la sfida nell'isolamento cellulare raro.

In questa ricerca, Il team del Dr. Ai ha presentato un nuovo dispositivo inerziale di messa a fuoco e smistamento con una serie di strutture ondulate a canale inverso costituite da sezioni semicircolari che generano un flusso idrodinamico periodicamente invertito perpendicolare alla direzione del flusso principale. L'equilibrio tra due tipi di forze idrodinamiche ha portato a un movimento laterale delle particelle dipendente dalle dimensioni attraverso il canale, che alla fine ha ottenuto la separazione in base alle dimensioni delle cellule bersaglio dalle cellule non bersaglio. Il ricercatore principale, Il Dr. Ai di SUTD ha detto, "Rispetto ai metodi attivi, la focalizzazione inerziale passiva con l'uso di forze idrodinamiche mostra i pregi di una configurazione semplificata, alto rendimento e basso consumo energetico. Inoltre, l'array lineare di queste unità di canali ondulati ripetuti facilita anche la parallelizzazione orizzontale (2-D) e verticale (3-D) di più canali, che fornisce un grande potenziale per lo smistamento delle cellule ad alto rendimento nelle applicazioni biomediche pratiche." Il team ha applicato la tecnologia di smistamento sviluppata per l'isolamento ad alto rendimento delle cellule tumorali da campioni di sangue intero.