Potrivit Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii (OMS), cancerul a cauzat aproape 10 milioane de decese în 2020 - aproape unul din şase decese la nivel mondial. Întrucât detectarea creşterii anormale a celulelor bolnave are loc adesea prea târziu, diagnosticarea la timp a cancerului rămâne unul dintre cele mai presante obiective medicale.
Cercetările recente s-au axat pe detectarea în sângele periferic a celulelor tumorale circulante rare (CTC), care servesc drept markeri neinvazivi care pot contribui la stabilirea diagnosticului.
Separarea controlabilă a celulelor ţintă pentru studiu este dificilă. Metodele tradiţionale necesită de obicei o pregătire elaborată a probelor, echipamente substanţiale şi volume mari de probe - şi chiar şi aşa, nu este uşor de separat eficient celulele în cauză.
Într-un articol publicat marţi, în revista Physics of Fluids, o echipă de cercetători de la Universitatea de Tehnologie K. N. Toosi din Teheran (Iran) propune un sistem nou care utilizează unde acustice staţionare de suprafaţă pentru a separa celulele tumorale circulante de celulele roşii din sânge cu o precizie şi o eficienţă fără precedent.
Platforma integrează modelarea computaţională avansată, analiza experimentală şi algoritmi de inteligenţă artificială (AI) pentru a analiza fenomene acustofluidice complexe. Cercetătorii au inclus o utilizare inovatoare a câmpurilor acustice cu presiune dualizată şi le-au localizat strategic în poziţii critice ale geometriei canalului pe un substrat de niobat de litiu. Prin intermediul presiunii acustice aplicate în interiorul microcanalului, proiectarea sistemului permite generarea unor seturi de date fiabile.
„Am combinat algoritmii de învăţare automată cu modelarea bazată pe date şi date computaţionale pentru a regla un sistem de rate optime de recuperare şi de separare a celulelor”, a declarat Naser Naserifar, unul dintre cercetătorii principali, într-un comunicat.
Potrivit acestuia, sistemul realizează o recuperare de 100% în condiţii optime, cu reduceri semnificative ale consumului de energie prin controlul precis al presiunii acustice şi al debitelor fluidelor.
Pe măsură ce au apărut diverse modalităţi de îmbogăţire a particulelor prin microfluidică, cele care utilizează acustofluidica sunt deosebit de promiţătoare, deoarece sunt biocompatibile, generează magnitudini de forţă ridicate la intervale de presiune MPa şi produc lungimi de undă la scară celulară.
Cu această metodă specială, cercetătorii au inclus o utilizare inovatoare a câmpurilor acustice cu presiune dualizată, care dublează impactul asupra celulelor ţintă, şi le-au localizat strategic în poziţii critice ale geometriei canalului pe un substrat de niobat de litiu.
Prin intermediul presiunii acustice aplicate în cadrul microcanalului, proiectarea sistemului asigură generarea unor seturi de date fiabile care ilustrează timpii de interacţiune celulară şi modelele de traiectorie, ceea ce va ajuta la predicţia migraţiei celulelor tumorale.
„Am produs o platformă avansată, lab-on-chip, care permite separarea celulelor în timp real, eficientă din punct de vedere energetic şi foarte precisă”, a declarat Kouhkord.
Tehnologia promite să îmbunătăţească eficienţa separării celulelor circulante tumorale şi să deschidă noi posibilităţi pentru un diagnostic mai precoce şi mai eficient al cancerului, spun autorii. De asemenea, spun aceştia, deschide calea pentru microinginerie şi AI aplicată în medicina personalizată şi diagnosticarea cancerului.
