In collaborazione con ETH Zurigo, il nostro team presso IBM Research – Zurigo ha pubblicato un articolo che esamina l'interazione dei flussi liquidi con le cellule biologiche. Il nostro lavoro è apparso sulla copertina del numero del 23 maggio di Recensioni chimiche , una rivista scientifica molto citata e sottoposta a revisione paritaria pubblicata dall'American Chemical Society.

L'articolo evidenzia l'importanza dell'idrodinamica nello studio delle colture cellulari sia aderenti che sospese e sottolinea l'utilizzo di forze fisiche chiave per influenzare e manipolare le cellule nei sistemi microfluidici.

Un tale articolo può essere una risorsa preziosa per i ricercatori di scienze della vita, in quanto fornisce le informazioni e gli strumenti necessari per comprendere e applicare effetti e fenomeni idrodinamici nel contesto degli studi sulle cellule. Può anche essere rilevante per i ricercatori che entrano in questo campo interdisciplinare.

Il ruolo dei fenomeni idrodinamici

interessante, i fenomeni idrodinamici sono critici in quasi tutte le funzioni fisiologiche e gli organismi viventi. Un esempio importante è il sistema cardiovascolare, in cui il cuore, una pompa meccanica, mantiene il flusso sanguigno attraverso un'intricata rete di vasi sanguigni. Tali fenomeni idrodinamici sono onnipresenti negli organismi viventi e possono essere utilizzati per manipolare le cellule o emulare microambienti fisiologici sperimentati in vivo. Gli effetti idrodinamici influenzano molteplici proprietà e processi cellulari, inclusa la morfologia cellulare, processi intracellulari, cascate di segnalazione cellula-cellula e cinetica di reazione, e svolgono un ruolo importante a livello della singola cellula, livello multicellulare e di organo.

Sfruttare gli effetti idrodinamici

In questo articolo, descriviamo e formuliamo la fisica alla base dei fenomeni idrodinamici che interessano le cellule aderenti e sospese. Illustriamo anche l'uso di microdispositivi in ​​grado di sfruttare l'idrodinamica e mostriamo come gli effetti idrodinamici selezionati possono essere sfruttati per controllare le sollecitazioni meccaniche, trasporto dell'analita, così come la temperatura locale all'interno dei microambienti cellulari.

Con una migliore comprensione della meccanica dei fluidi su scala micrometrica e considerando il progresso delle tecnologie microfluidiche, sta emergendo una nuova generazione di strumenti sperimentali. Tali strumenti forniscono il controllo sui microambienti cellulari ed emulano le condizioni fisiologiche con estrema precisione. È quindi opportuno valutare i concetti alla base del controllo idrodinamico dei microambienti cellulari e le loro applicazioni per ottenere alcune prospettive sul futuro di tali strumenti in modelli di coltura cellulare in vitro.

Verso la medicina personalizzata

Riteniamo che l'acquisizione di una conoscenza più approfondita della meccanica dei fluidi e il progresso delle tecnologie e dei sistemi microfluidici avrà un impatto significativo su vari campi come la biologia cellulare, sviluppo di farmaci e diagnostica medica. La coltura cellulare in vitro e i modelli organ-on-chip stanno diventando sempre più vitali nello screening dei farmaci e nella medicina personalizzata.