Chang Lu e il suo gruppo di ricerca di ingegneria chimica al Virginia Tech hanno scoperto come "migliorare notevolmente" la consegna di carichi utili di DNA nelle cellule. La descrizione del loro lavoro sarà presente sulla copertina di Laboratorio su un chip (numero 16), la principale rivista per i ricercatori in microfluidica.

L'opera appare anche nel numero dell'8 luglio di Natura rivista (Vol. 466, P. 163).

L'obiettivo finale di Lu è applicare questa tecnica per creare cellule geneticamente modificate per l'immunoterapia del cancro, terapia con cellule staminali e rigenerazione dei tessuti.

Uno dei metodi fisici più utilizzati per fornire geni nelle cellule "è incredibilmente inefficiente perché solo una piccola frazione della superficie totale della membrana di una cellula può essere permeata, " disse Lu, professore associato di ingegneria chimica alla Virginia Tech.

Il metodo a cui Lu si riferisce si chiama elettroporazione, un fenomeno noto da decenni che aumenta la permeabilità di una cellula applicando un campo elettrico per generare minuscoli pori nella membrana delle cellule.

Lu ha definito il processo "una nuova svolta nella consegna del DNA". Ha spiegato il processo dicendo, "I metodi convenzionali di elettroporazione forniscono DNA solo all'interno di una porzione molto piccola della superficie cellulare, determinato dalla fisica che regola l'interazione tra un campo elettrico e una cella. Il nostro metodo consente la consegna uniforme del DNA su tutta la superficie cellulare, che è la prima volta che ci rendiamo conto che ciò è stato dimostrato. Il risultato è un trasferimento notevolmente migliorato del materiale genetico".

Lu ha affermato che il suo nuovo approccio sfrutta "gli effetti idrodinamici che si verificano in modo univoco quando i fluidi scorrono lungo percorsi curvi. È noto che il flusso in queste condizioni genera vortici. Le cellule trasportate da tale flusso sperimentano la rotazione e la rotazione che aiutano a esporre la maggior parte della sua superficie all'elettricità. campo. " Avere la consegna del gene fatta da flussi in percorsi curvi è la chiave nella consegna del gene rispetto al tradizionalmente usato, elettroporazione in soluzione statica o in canali rettilinei. "Un design del canale a forma di spirale produce un aumento di due volte rispetto a un canale dritto e un fattore ancora maggiore rispetto a una soluzione statica, " Ha aggiunto.

Utilizzando la microscopia a fluorescenza, sono stati in grado di "mappare" l'area sulla superficie cellulare che è stata sottoposta all'elettroporazione, e determinare l'estensione dell'ingresso del DNA nella cellula.

Lu ha spiegato che la somministrazione convenzionale utilizzando un dispositivo tipo cuvetta con sospensione cellulare statica produce una somministrazione di DNA confinata in una zona ristretta sulla superficie cellulare. Però, quando l'elettroporazione viene applicata a celle in movimento in un canale a spirale o curvo, le immagini "appaiono drammaticamente diverse con la consegna del DNA distribuita uniformemente su tutta la superficie cellulare".