Schallwellen trennen tumor und blutzellen


Schallwellen trennen tumor und blutzellen

Ein Werkzeug, das Blut eines Krebspatienten für seltene Tumorzellen testen kann, ist äußerst nützlich, um zu überprüfen, ob ein Tumor sich ausbreiten wird. Jetzt haben die Wissenschaftler einen Weg gefunden, dies mit "gekippten" Schallwellen in einem Gerät zu tun, das nicht größer ist als eine kleine Münze und bietet eine effektive Möglichkeit, Zellen zu sortieren, ohne sie mit Chemikalien behandeln oder mechanisch verformen zu müssen.

Das Team umfasst Mitglieder des MIT (Cambridge, MA), der Pennsylvania State University (University Park, PA) und der Carnegie Mellon University (Pittsburgh, PA) und berichtet über ihre Ergebnisse in der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften .

Schallwellen bieten einen Weg, um Zellen zu sortieren, ohne sie Chemikalien oder schädigenden Kräften auszusetzen, als Mitautor der neuen Studie, Dr. Ming Dao, ein Hauptforscher im MIT's Department of Materials Science and Engineering, erklärt:

"Der Schalldruck ist sehr mild und viel kleiner in Form von Kräften und Störungen in der Zelle. Dies ist eine sehr sanfte Möglichkeit, Zellen zu trennen, und es gibt keine künstliche Etikettierung notwendig."

Gekippte Schallwellen trennen sich effektiver

Ihr ist nicht der erste Versuch, Zellen und kleine Partikel mit Schallwellen zu trennen. Wenn du eine Mischung aus Zellen oder Partikeln machst und sie in eine Richtung fließst, kannst du ihre Reise sehr leicht ablenken, indem du sie den Schallwellen aussetzt. Der Betrag der Ablenkung hängt von den physikalischen Eigenschaften der Zellen wie Größe und Kompressibilität ab.

Schallwellen bieten eine Möglichkeit, Zellen zu sortieren, ohne sie Chemikalien oder schädigenden Kräften aussetzen zu müssen.

Abbildung: Christine Daniloff / MIT

Aber bisherige Bemühungen, Zelltrennzeichen mit Schallwellen zu arbeiten, konnten den Unterschied in der Ablenkung nicht groß genug machen, um die Zellen effektiv zu trennen.

Dr. Ming und Kollegen lösten das Problem mit Hilfe von gekippten Schallwellen. Diese kreuzen die Streifen der Zellen in einem Winkel, anstatt direkt vorbei zu gehen, um sicherzustellen, dass jede Zelle auf ihrer Reise durch den Mikrokanal anstelle von nur einem auf mehrere Niederdruckknoten trifft.

In ihrer Studie testete das Team zuerst ihre Vorrichtung mit Plastikperlen und zeigte, dass es Perlen von 9,9 Mikrometer von Perlen von 7,3 Mikrometer im Durchmesser mit ungefähr 97% Genauigkeit trennen konnte. Ein Mikrometer ist ein Tausendstel Millimeter.

Sie entwickelten das Gerät durch Hinzufügen eines Computersimulationsmoduls, das die Trajektorie eines Teilchens durch den Mikrokanal basierend auf seiner Größe, Kompressibilität und Dichte und dem Winkel der Schallwellen vorhersagen kann. Diese Funktion bedeutet, dass das Gerät angepasst werden kann, um verschiedene Arten von Partikel oder Zelle zu sortieren.

71% der Tumorzellen erholten sich in einer Labormischung von Brustkrebs und weißen Blutkörperchen

Das Team hat auch getestet, wie gut das Gerät in der Lage war, MCF-7 Brustkrebszellen (20 Mikrometer Durchmesser) von weißen Blutzellen (12 Mikrometer im Durchmesser) zu trennen. Die Zellen unterscheiden sich auch durch Kompressibilität und Dichte.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Zellsortierer etwa 71% der Krebszellen erholte.

Das Team plant nun, das Gerät mit Blutproben von Krebspatienten in klinischen Einstellungen zu testen. Zirkulierende Tumorzellen sind sehr selten - ein Milliliter eines typischen Krebs Patient Blut kann nur ein paar Tumorzellen enthalten.

Die Forscher haben ein Patent auf ihrem Gerät eingereicht. Sie sehen es helfenden Klinikern zu bestimmen, ob der Tumor eines Patienten sich auf andere Stellen des Körpers ausbreitet. Wenn die Tumoren bereit sind, dies zu tun, fangen sie an, Zellen auszusenden, die durch den Blutkreislauf reisen.

Die National Institutes of Health und die National Science Foundation halfen, die Studie zu finanzieren.

Sie können das Gerät in Aktion anzeigen, indem Sie das Video unten ansehen.

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