Entrega intracelular de alto rendimiento utilizando un dispositivo de mecanoporación de compresión celular 2D y su...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Microfluidos
• Biología celular

Sus antecedentes:

• La mecanización de compresión celular ofrece entrega intracelular, pero se enfrenta a limitaciones de rendimiento con constricciones 1D.
• El desarrollo de métodos de alto rendimiento es crucial para el avance de las aplicaciones de entrega de una sola célula.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y fabricar un dispositivo microfluídico en 2D para la mecanización paralela de compresión de células de alto rendimiento.
• Demostrar la entrega eficiente intracelular de varias moléculas en diversos tipos de células utilizando el nuevo dispositivo.

Principales métodos:

• Fabricación de un dispositivo microfluídico 2D con una serie de orificios verticales (8-15 μm de diámetro) en una fina membrana SU-8 dentro de una estructura PDMS.
• Entrega intracelular a través del corte celular rápido a través de las constricciones microfluídicas, lo que permite la absorción de moléculas basada en la difusión.
• Análisis de la eficiencia de entrega mediante citometría de imágenes, combinando la segmentación de instancias y el procesamiento de imágenes basado en reglas para la evaluación automatizada del estado de una sola célula.

Principales resultados:

• Se ha conseguido una entrega de dextrano de alto rendimiento (4-40 kDa) en las células HeLa y Jurkat a velocidades de hasta 3 millones de células/min.
• Se ha introducido con éxito ácido ribonucleico pequeño interferente (siRNA) y plásmidos en células madre mesenquimales humanas primarias (hMSC) y fibroblastos gingivales humanos (hGF).
• El sistema de análisis automatizado basado en el aprendizaje profundo permitió la cuantificación de la resolución de una sola célula de la entrega intracelular basada en la mecanización.

Conclusiones:

• El dispositivo microfluídico de compresión celular 2D aumenta significativamente el rendimiento para la administración intracelular en comparación con los métodos 1D.
• La plataforma demuestra una amplia aplicabilidad para la entrega de moléculas y material genético en varios tipos de células, incluidas las células primarias.
• El sistema de análisis automatizado integrado proporciona una cuantificación precisa de la resolución de una sola célula, validando el potencial del dispositivo para aplicaciones terapéuticas.