(Phys.org) — I ricercatori della UC Santa Cruz hanno sviluppato un sistema robotico di "nanobiopsia" in grado di estrarre piccoli campioni dall'interno di una cellula vivente senza ucciderla. La tecnica della nanobiopsia a cellula singola è un potente strumento per gli scienziati che lavorano per comprendere i processi dinamici che si verificano all'interno delle cellule viventi, secondo Nader Pourmand, professore di ingegneria biomolecolare presso la Baskin School of Engineering della UCSC.
"Possiamo fare una biopsia da una cellula vivente e tornare alla stessa cellula più volte in un paio di giorni senza ucciderla. Con altre tecnologie, devi sacrificare una cellula per analizzarlo, "disse Pourmand, che guida il gruppo Biosensori e tecnologia bioelettrica presso l'UCSC.
La piattaforma di nanobiopsia è l'ultimo dispositivo sviluppato dal suo gruppo che utilizza nanopipette, che sono piccoli tubi di vetro che si assottigliano in una punta fine con un diametro di appena 50-100 nanometri. "Possiamo creare nanopipette in laboratorio, non richiede una costosa struttura di nanofabbricazione, " disse Pourmand. "Per entrare in una cella, però, il problema è che non si vede la mancia, anche con un microscopio di fascia alta, quindi non sai quanto è lontano dalla cella."
Adam Seger, un ricercatore post-dottorato in laboratorio (ora al MagArray di Sunnyvale), ha risolto questo problema sviluppando un sistema di controllo del feedback basato su un microscopio a scansione di conduttanza ionica personalizzato (SICM). Il sistema utilizza una corrente ionica attraverso la punta della nanopipetta come segnale di feedback, rilevando una caduta di corrente quando la punta si avvicina alla superficie cellulare. Un sistema di controllo automatizzato posiziona la punta della nanopipetta appena sopra la superficie cellulare e quindi la immerge rapidamente verso il basso per penetrare nella membrana cellulare. La manipolazione della tensione innesca l'assorbimento controllato di una minima quantità di materiale cellulare. Perché la punta è così fine, provoca un'interruzione minima della cellula.
In uno studio pubblicato su ACS Nano , Il gruppo di Pourmand ha utilizzato il sistema per estrarre da cellule viventi minuscole quantità di materiale cellulare stimate in circa 50 femtolitri (un femtolitro è un quadrilionesimo di litro). È circa l'uno per cento del volume di una cellula umana. I ricercatori sono stati in grado di estrarre e sequenziare l'RNA da singole cellule tumorali umane. Hanno anche estratto i mitocondri (minuscoli organelli subcellulari) dai fibroblasti umani e sequenziato il DNA mitocondriale.
"I mitocondri sono noti per essere coinvolti in molte malattie neurodegenerative. Questa tecnologia può essere utilizzata per far luce sull'importanza delle mutazioni nel genoma mitocondriale, " disse Pourman.
Ci sono molti potenziali usi per questa tecnologia, e Pourmand si è detto desideroso di sviluppare collaborazioni con altri ricercatori ed esplorare diverse applicazioni. "È una piattaforma versatile per chiunque cerchi di capire cosa sta succedendo all'interno della cellula, compresi i biologi del cancro, biologi di cellule staminali, e altri, " Egli ha detto.
