Основа установки – высокоточный контроллер OB1 от Elveflow и устройство для выстраивания клеток в одну линию от Qfluidics. Технология выравнивания клеток интегрирована в микрожидкостную платформу, состоящую из приборов от Elveflow, которая позволяет легкое введение различных жидкостей, удобна в использовании и автоматизирована. Поток клеток вводится в прозрачный микрожидкостный чип, где можно производить наблюдение и сортировку клеток.
Поскольку популяции клеток демонстрируют большую неоднородность, что непосредственно влияет на интерпретацию диагностических и терапевтических результатов заболеваний [1], крайне важно иметь возможность манипулировать клетками и выстраивать их для правильной сортировки, при этом ключевой проблемой является хрупкость живых клеток, так как они очень чувствительны к механическому напряжению (напряжению сдвига). За последние десятилетие исследователи разработали нетривиальные стратегии для манипулирования отдельными клетками, начиная от диэлектрофореза [2], заканчивая оптическим пинцетом [3] и акустическими волнами [4].
Недавно эксперты из Qfluidics разработали способ создания воронки из ферромагнитной жидкости, чтобы работать с другой несмешивающейся жидкостью, содержащей образец [5]. Раздел фаз жидкость-жидкость обеспечивает сверхнизкий сдвиг, поскольку клетки выровнены без какого-либо трения и, следовательно, без каких-либо повреждений (рисунок ниже). “Жидкостный клапан” приводится в действие электромагнитными силами. Он изготовлен из ферромагнитной жидкости и может бесконтактно управлять потоком клеток, тем самым не повреждая их.
Выстраивание потока клеток в один ряд на основе технологии жидкостных трубок, разработанной стартапом Qfluidics.
Ферромагнитная жидкость принимает воронкообразную форму при воздействии соответствующего магнитного поля (неподвижный магнит). Это позволяет образовать воронку, в которую может течь другая несмешивающаяся жидкость. Жидкие стенки чрезвычайно мягкие, таким образом, демпфируя столкновение клеток и аккуратно их выравнивая. В устройство можно добавить электромагнит, чтобы контролировать поток, не причиняя вреда клеткам. Такой клапан не засоряется, в отличие от твердых.
"Жидкие" трубки
Жидкости (среда, содержащая клетки, промывочный раствор) находятся под давлением, созданным контроллером потока OB1 mk3+. Жидкость из резервуаров поступает в гидрораспределитель MUX, он позволяет автоматизировано и последовательно вводить поток в выравниватель клеток. Микрожидкостный датчик потока для измерения и регулирования скорости потока соединен с контроллером потока OB1 контуром обратной связи. Для удаления воздуха, который может нанести вред клеткам во время эксперимента, установлен прибор для удаления пузырьков. Такая установка управляется с помощью единого программного обеспечения и может использоваться для различных приложений.
Установка для выравнивания клеток в потоке, создаваемом в микрофлюидной системе с ферромагнитным клапаном.
Установка содержит:
- Жидкостная трубка для выравнивателя клеток Qfluidics (№9)
- Контроллер потока Elveflow OB1 mk3+ (№2)
- Детектор скорости потока MFS (см. также детектор скорости потока BFS для лучшей производительности) (№8)
- Гидрораспределитель MUX (№5) с клапаном (№6)
- Распределительная система (№3)
- Резервуары (№4)
- Программное обеспечение ESI (№1)
Список литературы:
[1]. Luo, T., Fan, L., Zhu, R. & Sun, D. Microfluidic Single-Cell Manipulation and Analysis: Methods and Applications. Micromachines (Basel) 10, (2019)
[2]. Taff, B.M.; Voldman, J. A scalable addressable positive-dielectrophoretic cell-sorting array. Anal. Chem. 2005, 77, 7976–7983
[3]. Ashkin, A., Dziedzic, J. M. & Yamane, T. Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams. Nature 330, 769–771 (1987)
[4]. Collins, D. J. et al. Two-dimensional single-cell patterning with one cell per well driven by surface acoustic waves. Nat Commun 6, 8686 (2015)
[5]. Dev, A. A., Dunne, P., Hermans, T. M. & Doudin, B. Fluid drag reduction by magnetic confinement. arXiv:2006.14973 (2020).