In un nuovo studio pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori dell'Università di Toronto hanno dimostrato un modo nuovo e non invasivo per manipolare le cellule attraverso la microrobotica.

La manipolazione cellulare, lo spostamento di piccole particelle da un luogo all'altro, è parte integrante di molti sforzi scientifici. Un metodo per manipolare le cellule è tramite pinzette optoelettroniche (OET), che utilizzano vari pattern di luce per interagire direttamente con l'oggetto di interesse.

A causa di questa interazione diretta, ci sono limitazioni alla forza che può essere applicata e alla velocità con cui il materiale cellulare può essere manipolato. È qui che diventa utile l'uso della microrobotica.

Un team di ricercatori guidato dal dottor Shuailong Zhang e dal professor Aaron Wheeler, hanno progettato microrobot (che lavorano su scala submillimetrica) che possono essere azionati da OET per la manipolazione cellulare.

Invece di usare la luce per interagire direttamente con le cellule, la luce viene utilizzata per guidare microrobot a forma di ruota dentata che possono "raccogliere" materiale cellulare, trasportarlo e poi consegnarlo. Questa manipolazione può essere eseguita a velocità maggiori causando meno danni al materiale rispetto ai metodi OET tradizionali.

"La capacità di questi microrobot azionati dalla luce di eseguire un controllo accurato e non invasivo, l'isolamento e l'analisi delle cellule in un ambiente biologico complesso le rendono uno strumento molto potente, "dice Zhang.

"Le tecniche tradizionali utilizzate per manipolare le singole cellule durante la loro valutazione al microscopio sono lente e noiose, richiedono molta competenza per essere eseguiti, "dice Wheeler, professore nel dipartimento di chimica con incarichi incrociati presso l'Istituto di Biomateriali e Ingegneria Biomedica (IBBME) e il Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research.

"Ma questi microrobot sono economici e molto semplici da usare e hanno una vasta gamma di applicazioni nelle scienze della vita e oltre".

Oltre all'analisi cellulare, i microrobot possono essere utilizzati anche nel cell sorting (per l'espansione clonale), Sequenziamento dell'RNA e fusione cellula-cellula (comunemente utilizzato nella produzione di anticorpi).

Cindi Morshead, un professore di IBBME e Chirurgia, e presidente della divisione di anatomia, è coautore dello studio. Nel laboratorio di Morshead al Donnelly Centre, la sua ricerca in medicina rigenerativa lavora con cellule staminali neurali che risiedono nel cervello e nel midollo spinale.

"Le cellule staminali neurali rispondono a una moltitudine di segnali e stimoli ambientali nella loro nicchia, e questi cambiano con la ferita, così prendendo in giro i segnali, e risposte cellulari, è una sfida enorme quando cerchiamo di sfruttare il potenziale delle cellule staminali per la riparazione neurale, "dice Morshead.

"Questi microrobot consentono il controllo squisito delle cellule e del loro microambiente, strumenti di cui avremo bisogno per imparare come attivare al meglio le cellule staminali".