Dispositivo automatizado para medición no invasiva de propiedades eléctricas de las células podría avanzar diagnóstico del cáncer

El seguimiento eficaz de las células cancerosas es crucial para que los médicos guíen el tratamiento y controlen la enfermedad, lo que podría reducir la mortalidad relacionada con el cáncer. Las plataformas de diagnóstico no invasivas que miden las propiedades eléctricas de las células cancerosas son prometedoras para la detección temprana de la resistencia a los medicamentos y la metástasis en el cáncer. Estudios anteriores han descubierto que el tipo de cáncer y su estado de resistencia a los medicamentos pueden entenderse a partir de datos de conductividad y permitividad celular. Como resultado, existe una necesidad creciente de métodos analíticos que puedan medir rápidamente estas propiedades eléctricas de las células. La electrorotación (ROT) es un método que puede capturar estas propiedades celulares analizando la permitividad y la conductividad en función de cómo se mueve una célula en un campo eléctrico. Este método caracteriza los tipos de células y estados perfilando su movimiento rotacional dependiente de la frecuencia bajo un campo eléctrico modulado. Sin embargo, los métodos ROT tradicionales tienen limitaciones, principalmente el engorroso proceso de capturar, medir y reemplazar células, lo que reduce el rendimiento (la cantidad de células analizadas a lo largo del tiempo).

Para superar estos desafíos, investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS, Tokio, Japón) han desarrollado un sistema ROT de flujo continuo (cROT) que incorpora microfluidos para medir continuamente la dinámica celular y al mismo tiempo capturar células en un solo dispositivo. Los investigadores diseñaron el dispositivo con electrodos entrelazados para inducir la rotación celular e incluyeron un microcanal para el paso celular. La geometría de estos electrodos mejora la cantidad de células analizadas y reduce el tiempo necesario para el reemplazo de las células a medida que se recopilan las mediciones. El campo eléctrico dentro del microcanal permite el análisis del comportamiento rotacional de un flujo continuo de células, lo que impulsando el rendimiento del sistema automatizado.

Imagen: El dispositivo de medición de alto rendimiento recientemente desarrollado determina las propiedades dieléctricas de las células cancerosas (Fotografía cortesía de TUC)

En estudios de validación, el dispositivo cROT superó significativamente a las plataformas ROT tradicionales en términos de rendimiento. Mientras que los métodos ROT convencionales procesan entre 10 y 20 células por hora, el sistema cROT puede manejar hasta 2.700 células por hora, un aumento de más de 100 veces. Además, reduce en gran medida el tiempo necesario para el reemplazo celular. Otros beneficios incluyen el alto nivel de automatización del sistema y su facilidad de instalación o extracción. Los investigadores esperan que los análisis rápidos y precisos que permite este método innovador impulsen avances significativos en el desarrollo de fármacos contra el cáncer, el diagnóstico y nuevas terapias basadas en células. Esta tecnología innovadora allana el camino para la colaboración y la adopción por parte de actores clave en el campo de la oncología, transformando potencialmente las estrategias de tratamiento del cáncer.

"Con nuestra técnica cROT, hemos desbloqueado la capacidad de profundizar en las sutiles complejidades de la dinámica unicelular, incluidos aspectos como la fisiología celular, el estado de la membrana celular y la concentración de iones intracelulares", dijo el Dr. Masahiro Motosuke, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de TUS e investigador principal del proyecto.

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