(Phys.org) — I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un nuovo metodo per fornire molecole in singoli, cellule mirate attraverso fori temporanei nella superficie cellulare. La tecnica potrebbe trovare applicazioni nella somministrazione di farmaci, terapia cellulare, e relativi campi biologici.

L'elettroporazione di massa, una tecnica utilizzata per fornire molecole nelle cellule attraverso nanopori reversibili nella membrana cellulare causati dall'esposizione a impulsi elettrici, è un metodo sempre più popolare di trasfezione cellulare. (La trasfezione cellulare è l'introduzione di molecole, come acidi nucleici o proteine, in una cella per modificarne le proprietà.)

Però, poiché l'elettroporazione di massa applica impulsi elettrici a una soluzione di celle di massa, si traduce in popolazioni cellulari eterogenee e spesso bassa vitalità cellulare. Per risolvere questi problemi, I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un nuovo strumento per la trasfezione unicellulare.

Il nuovo metodo, chiamata elettroporazione della sonda nanofountain (NFP-E), consente ai ricercatori di fornire molecole in cellule mirate attraverso nanopori temporanei nella membrana cellulare creati da un campo elettrico localizzato applicato a una piccola porzione della cellula. Il metodo consente ai ricercatori di controllare il dosaggio variando la durata degli impulsi elettrici, che fornisce un controllo senza precedenti della trasfezione cellulare.

"Questo è davvero emozionante, " disse Horacio Espinosa, James e Nancy Farley Professore di produzione e imprenditorialità presso la McCormick School of Engineering della Northwestern e uno degli autori dell'articolo. "La capacità di fornire con precisione molecole in singole cellule è necessaria per i ricercatori di biotecnologia per far avanzare lo stato dell'arte nelle terapie, diagnostica, e la consegna dei farmaci verso la promessa di una medicina personalizzata".

Un documento che descrive la ricerca, "Nanofountain Probe Electroporation (NFP-E) di singole cellule, " è stato pubblicato il 7 maggio sulla rivista Nano lettere .

NFP-E si basa sulla tecnologia della sonda nanofountain (NFP) sviluppata nel laboratorio di Espinosa. Il chip NFP-E è costituito da una serie di sonde cantilever microfabbricate con canali microfluidici integrati. La sonda è stata precedentemente utilizzata per il nanopatterning ad alta velocità di proteine ​​e nanoparticelle per studi sulla somministrazione di farmaci.

La nuova applicazione di trasfezione a cellula singola accoppia la sonda con un elettrodo e un sistema di controllo del fluido che può essere facilmente collegato a un micromanipolatore oa un microscopio a forza atomica per il controllo della posizione. Questo sistema integrato consente di monitorare l'intero processo di trasfezione e la risposta cellulare post-trasfezione mediante un microscopio ottico.

Il sistema NFP-E è in fase di sviluppo per la commercializzazione da iNfinitesimal LLC, una società spin-off nordoccidentale fondata da Espinosa, e dovrebbe essere disponibile alla fine del 2013.

La tecnica si sta rivelando estremamente robusta e multifunzionale. I ricercatori hanno utilizzato il chip NFP-E per trasfettare le cellule HeLa con polisaccaridi, proteine, forcine DNA, e DNA plasmidico con selettività unicellulare, alta efficienza di trasfezione (fino al 95%), controllo qualitativo del dosaggio, e redditività molto elevata (fino al 92%).