Quando si lavora per sbloccare i segreti di una cella, raccogliere e consegnare i campioni per l'analisi è stato un percorso di perdita. Ogni trasferimento ha portato a un minor numero di cellule da studiare. Analisi dettagliata delle proteine, una parte vitale di come funzionano le cellule, è stato possibile solo con campioni da migliaia a milioni di cellule. Ora gli scienziati hanno sviluppato una piattaforma di elaborazione controllata da robot che migliora notevolmente l'analisi riducendo il numero di cellule necessarie di oltre due ordini di grandezza.

La piattaforma di elaborazione controllata da robot è nanoPOTS (Nanodroplet Processing in One Pot for Trace Samples). Consente agli scienziati di identificare più di 3, 000 proteine ​​da appena 10 cellule. In precedenza, gli scienziati avrebbero avuto bisogno di migliaia di cellule. Questo potere di analisi potrebbe aiutare a identificare nuove fonti di energia pulita. Potrebbe svelare segreti per mantenere l'agricoltura sana durante la siccità. Finalmente, potrebbe individuare marcatori di malattia per il diabete e il cancro.

Scienziati dell'EMSL, il Laboratorio di Scienze Molecolari Ambientali, ha sviluppato la piattaforma nanoPOTS per ridurre al minimo le perdite di campione ed espandere la scienza della bioanalisi. Fino a nanoPOTS, il processo di raccolta dei campioni e la loro consegna per l'analisi è stato un percorso di perdite. Una porzione del campione si è attaccata a ciascuna delle fiale necessarie per miscelare il campione con i reagenti di elaborazione e alle provette che trasportavano il campione preparato da una fiala all'altra e allo strumento di analisi. A causa di queste perdite, l'analisi richiesta a partire da migliaia di cellule e poi si perdeva l'informazione su come le cellule erano organizzate nel sistema biologico. Il risultato è stata una grave limitazione all'utilizzo delle misurazioni per risolvere l'energia, ambientale, e problemi di salute.

La nuova piattaforma nanoPOTS utilizza vetrini modellati con "nanopozzetti, " permettendo che tutta l'elaborazione del campione sia eseguita roboticamente in una gocciolina più piccola di un 10, 000esimo di cucchiaino. Questa riduzione del 99,5% dell'area superficiale dei nanopozzetti (rispetto a una provetta da centrifuga) si traduce in una minima perdita di campione e consente l'analisi in appena una singola cella per ottenere risultati specifici. Nello studio riportato in Comunicazioni sulla natura , gli scienziati hanno sfruttato nanoPOTS utilizzando uno spettrometro di massa Orbitrap ultrasensibile all'EMSL, una struttura utente dell'Ufficio delle scienze del Dipartimento di energia, e ha lavorato con l'Università della Florida per identificare come le proteine ​​differissero tra un pancreas umano sano e uno di una persona con diabete.

La capacità del team di identificare circa 2, 400 proteine ​​da una singola fetta di tessuto illustrano la capacità di nanoPOTS di essere utilizzata per applicazioni cliniche e altri studi scientifici.