Yaşam
Şeffaf Ultrason Çipi, Hücre Stimülasyonunu ve Görüntülemeyi İyileştiriyor
Ekip, mikroskop cam lamına benzeyen ve kolay görüntüleme için herhangi bir optik mikroskoba yerleştirilebilen şeffaf, biyouyumlu bir ultrason dönüştürücü çip oluşturdu. Hücreler doğrudan dönüştürücü çipin üzerinde kültürlenebilir ve uyarılabilir ve hücrelerin ortaya çıkan değişiklikleri optik mikroskopi teknikleriyle görüntülenebilir.
Royal Society of Chemistry'nin Lab on a Chip dergisinde yayınlanan makale, Aralık 2021 sayısı için kapak makalesi olarak seçildi. Teknolojinin gelecekteki uygulamaları kök hücre, kanser ve sinirbilim araştırmalarını etkileyebilir.
Penn State'de biyomedikal mühendisliği profesörü, baş araştırmacı ve asistan Sri-Rajasekhar ‘Raj' Kothapalli, "Geleneksel ultrason uyarım deneylerinde, bir su banyosuna bir hücre kültürü kabı yerleştirilir ve hacimli bir ultrason dönüştürücüsü, ultrason dalgalarını su ortamı aracılığıyla hücrelere yönlendirir. Bu, tekrarlanabilir sonuçlar sağlamayan karmaşık bir kurulumdu; Aynı parametreleri kullanırken bile bir grubun gördüğü, diğerinin görmediği sonuçlar, çünkü hücrelerin hayatta kalmasını ve uyarılmasını etkileyebilecek birkaç şey var.”dedi.
Kothapalli ve işbirlikçileri, piezoelektrik lityum niyobat malzemeden yapılmış şeffaf bir dönüştürücü platformu oluşturarak ultrason stimülasyon kurulumunu minyatürleştirdiler. Piezoelektrik malzemeler, elektrik voltajı uygulandığında mekanik enerji üretir. Çipin biyouyumlu yüzeyi, hücrelerin doğrudan dönüştürücü üzerinde kültürlenmesine ve birkaç hafta boyunca tekrarlanan stimülasyon deneyleri için kullanılmasına izin verir.
Bir güç kaynağına bağlandığında, dönüştürücü, hücreleri titreştiren ve iyon giriş ve çıkışını tetikleyen ultrason dalgaları yayar.
Kurulumu test etmek için Kothapalli ve ekibi, çip üzerinde mesane kanseri hücrelerini kültürledi. Daha sonra, araştırmacıların stimülasyon sırasında mikroskop altında hücre kalsiyum sinyallemesindeki dinamik değişiklikleri net bir şekilde görmelerini sağlamak için hücrelere floresan kalsiyum göstergeleri yerleştirdiler.
Penn State Kanser Enstitüsü ile ortak çalışan Kothapalli, "Hücreler doğrudan şeffaf dönüştürücü yüzeyinde oturduğundan, geleneksel yaklaşımlardan farklı olarak tek bir ultrason uyarısı kullanarak tüm hücrelerin aynı anda eşit şekilde uyarıldığını doğrulayabiliriz ve önceki süreçlerin aksine, tek bir görüş alanında birçok hücrenin yüksek çözünürlüklü görüntülerini aynı anda elde edebiliyoruz, çünkü hücreleri yakın mesafeden görebiliyoruz." dedi.
Araştırmacılar, mesane kanseri hücre çalışması aracılığıyla, yeni dönüştürücü kurulumu için kavram kanıtı oluşturdular.Ancak Kothapalli'ye göre, kök hücre farklılaşması, mekanik duyarlı nöromodülasyon, ilaç dağıtımı ve kan-beyin bariyerinin açılması gibi potansiyel gelecekteki uygulamalarda dönüştürücü kurulumunu kullanmak için bu bulguları genişletebilirler.
Penn State'de biyomedikal mühendisliği, makine mühendisliği ve cerrahi profesörü ve makalenin ortak yazarı Pak Kin Wong, "Bu basit kurulum, bir ultrasonla hücre ve dokuları modüle etmekle ilgilenen araştırmacılar için çok değerli olacak. Odaklanmış ultrason immünoterapisi gibi yeni terapötik ultrason uygulamalarını keşfetmek için kullanılabilir."dedi.
Makalenin ilk yazarı ve Kothapalli'nin biyomedikal mühendisliğinde doktora öğrencisi olan Haoyang Chen'e göre, ultrason stimülasyon çipi düşük maliyetli, üretilmesi kolay, kompakt ve boyut olarak ölçeklenebilir ve tek kullanımlık ve yeniden kullanılabilir.
Chen, "Standart hücre kültürleme yöntemlerini kullanarak çip üzerinde hücreleri büyütmek kolaydır. Kurulum, çeşitli deneyler için kontrol edilebilir stimülasyon parametreleri sağlar ve tüm geleneksel optik mikroskopi teknikleriyle görüntülenebilir." şeklinde aktardı.
Makale:pubs.rsc.org
