La spettroscopia di massa unicellulare è una tecnologia per analizzare gli organelli delle cellule bersaglio quasi come sono, estraendoli da una cellula vivente in un punto temporale desiderato utilizzando una punta nanospray durante il monitoraggio del movimento cellulare al microscopio. Ci si aspetta che questa tecnologia sia un potente strumento per svelare i meccanismi molecolari dei decessi, diagnosi unicellulare e medicina personalizzata. Però, la tecnologia esistente richiede l'aspirazione manuale da una singola cella una per una, quindi la sua precisione dipende fortemente dal livello di competenza degli operatori. Anche, richiede un tempo significativamente lungo per analizzare molte cellule. Di conseguenza, le richieste di aspirazione automatica e di efficienza di campionamento molto più elevata sono cresciute.

Per superare tali problemi, abbiamo sviluppato un dispositivo di aspirazione automatico combinando tecnologie come l'analisi dell'immagine cellulare per selezionare il bersaglio, posizionamento di precisione della posizione di destinazione in una cella, e un software per l'aspirazione con un clic. Nello specifico, acquisisci immagini al microscopio delle cellule e calcoli le loro quantità caratteristiche, come la forma e le dimensioni, e intensità fluorescente. Poiché tali quantità caratteristiche riflettono i cambiamenti causati dai dosaggi dei farmaci, sono utili come riferimento oggettivo per specificare le cellule bersaglio e per mantenere un'elevata riproducibilità dei campioni aspirati. (Fig. 1)

Inoltre, La tecnologia di microscopia confocale proprietaria di Yokogawa Electric Corporation e i metodi di analisi delle immagini consentono la misurazione tridimensionale della forma delle cellule e il posizionamento di precisione della posizione di aspirazione con la precisione dell'ordine del micron.

Per quanto riguarda il rilevamento della posizione della punta, abbiamo sviluppato un metodo di "rilevazione per intensità dell'immagine" in grado di rilevare la posizione della punta con una precisione inferiore a un micron. (Fig.2 e Fig.3)

Per di più, imparare dalle esperienze degli operatori esperti, abbiamo definito la posizione più adatta per succhiare, e hanno incorporato queste informazioni nel software, che fornisce non solo la posizione di aspirazione, ma anche condizioni di aspirazione come pressione e tempo. Di conseguenza, gli utenti possono aspirare gli organelli della cellula bersaglio con un clic mentre osservano le immagini della cellula obiettivo. Il modello prototipo, che ha tutte queste nuove caratteristiche, ha ottenuto con successo un totale di 22 campioni all'ora, che è 4 volte più efficiente di un'operazione manuale, ed è così riuscito ad ottenere le sostanze specifiche dalla posizione target della cella obiettivo ad alta efficienza e precisione.

La realizzazione di un dispositivo di aspirazione automatico altamente riproducibile porta all'uso pratico della spettroscopia di massa unicellulare, che sarà ampiamente utilizzato per la scoperta di farmaci, medicina personalizzata, e così via. Oltre alla spettroscopia di massa, questo dispositivo di aspirazione può essere applicato per altre ricerche, come succhiare un'intera cellula per l'analisi dell'mRNA, iniezione di sostanze aspirate in un'altra cellula, eccetera., e quindi contribuirà a un'ampia varietà di campi di ricerca.