Американські вчені запропонували сортувати мертві і живі клітини за допомогою магнітного поля: клітини протікають через невеликий канал між магнітами і опиняються на різній висоті за рахунок різної щільності. Дослідники провели неруйнівний поділ на ракових клітинах молочної залози з різними концентраціями клітин - сортування проходило всього за півгодини. Препринт роботи опубліковано на сайті biorxiv.org.
Для токсикологічних досліджень і трансплантації кроветворних стовбурових клітин потрібно відокремити живі клітини від мертвих. На сьогоднішній день вчені сортують клітини за допомогою фарбуючих міток, але, на жаль, фарбуючі агенти значно впливають на життєздатність клітин, а центрифугування може пошкодити деяким клітинам (наприклад, лейкоцитам). Альтернативні методи (мікрофільтрація, акустофорез і діелектрофорез) більш ефективні у вартості, хоч і втрачають у селективності. Тому біологи шукають недорогий, неруйнівний і безмежний метод.
Елліот Чин (Elliot K. Chin) і Колін Грант (Colin A. Grant) продовжили дослідження магнітної левітації однієї клітини і запропонували використовувати її для поділу живих і мертвих клітин. Для цього вчені запускали потік живих і мертвих клітин через мікрофлюїдний канал з двома магнітами, які перерозподіляли клітини по щільності (у живих клітин щільність менша, ніж у мертвих).
Дослідники назвали свій пристрій CelLEVITAS, маючи на увазі, що клітини в такому мікрофлюїдному каналі левітують під впливом магнітного поля. Рушійна сила розподілу клітин по висоті каналу - різниця в магнітній сприйнятливості між клітиною і парамагнітним навколишнім середовищем, в ролі якої виступає гадобутрол - нетоксичний хелатний комплекс, що містить іон гадолінія, який застосовується в якості контрастного агента для МРТ. Це змушує клітку рухатися від меж магнітів до середини каналу, де магнітне поле мінімальне. Однак на клітку ще впливають гравітація і сила Архімеда, а тому положення рівноваги трьох сил зміщується відносно центру каналу. Така система значно знижує час сортування живих і мертвих клітин до однієї стадії в 30 хвилин.
Коли клітина помирає, вона змінюється в розмірах і, відповідно, щільності. В якості перевірки сортування за щільністю в магнітному полі вчені провели випробування без потоку рідини. Для перевірки сортування вони змішали живі і мертві ракові клітини молочної залози, які попередньо пофарбували: живі клітини за допомогою кальцеїну-АМ в зелений, а мертві за допомогою йодиду пропидіуму в червоний. Потім клітинну суміш помістили в парамагнітне середовище, в якому за 15 хвилин живі і мертві клітини встановилися на певних висотах залежно від концентрації парамагнітного рідкого середовища. Найкраще розділення клітин відбувалося при концентрації в 50 мілімоль, при якому між живими і мертвими клітинами було 235,9 мікрометра.
Потім дослідники поспостерігали за процесом сортування в реальному часі: пофарбована суміш клітин знаходилася між магнітами протягом 30 хвилин, при цьому кожну хвилину проводилася зйомка. Вчені виявили, що живі клітини швидко розмістилися на своїй висоті за десять хвилин, тоді як мертві клітини повільно переміщалися на дно каналу протягом усього часу витримки.
Щоб продемонструвати застосування CelLEVITAS для збагачення живих клітин, вчені внесли в потік суміш клітин, яка після проходження через магнітну ділянку розподілялася по двох каналах. Сортування успішно проходило і при малих концентраціях клітин (50-100 клітин на мілілітр), так і при великих (200 тисяч клітин на мілілітр), а також при різних співвідношеннях мертвих і живих клітин (від 10 до 50 відсотків живих клітин у суміші). Кількість живих клітин у відповідному вихідному каналі була приблизно однаковою для будь-яких співвідношень - близько 75 відсотків.
Автори сподіваються, що за допомогою такої технології можна буде розділяти крихкі клітини, як наприклад: макрофаги, адіпоцити, кардиміоцити і Шваннівські клітини, а також виділяти рідкісні клітинні лінії набагато дешевше нинішніх методів. У майбутніх роботах вони планують використовувати технологію CelLEVITAS для оцінки чутливості ракових клітин до ліків - у реальному часі можна буде визначити чутливі і резистентні клітинні популяції.
Сортування можна проводити не тільки між мертвими і живими клітинами. Рік тому німецькі фізики розробили мікрофлюїдний прилад для сортування клітин за жорсткістю, заснованому на детермінованому бічному зміщенні. З таким пристроєм можна буде розділяти здорові і хворі еритроцити.