Peneliti Jepang telah menciptakan saluran mikrofluida dinamis yang sangat meningkatkan kinerja flow cytometers.

Flow cytometry telah memungkinkan banyak terobosan dalam kedokteran dan penemuan obat. Teknik ini meneliti sel tunggal dengan mendeteksi fluoresensi dari tag kimianya saat sel melewati balok laser. Sebagian besar instrumen termasuk saluran mikrofluida, bagian sempit yang mengatur aliran analit yang ditandai ini. Karena memungkinkan penghitungan dan analisis yang cepat pada tingkat sel tunggal, flow cytometry telah menjadi landasan penelitian biomedis modern.

Alternatif yang kuat, sitometri aliran impedansi, menggantikan laser dengan elektroda yang merasakan perubahan impedansi listrik (resistansi total peralatan listrik terhadap arus bolak -balik) karena sel atau partikel bergerak melalui saluran mikrofluida. Pendekatan ini menghilangkan kebutuhan akan tag fluorescent, yang seringkali mahal dan memakan waktu untuk digunakan. Namun, sensitivitasnya dapat dibatasi dan pembacaannya tidak konsisten, karena jarak antara sel yang mengalir dan elektroda bervariasi dengan tinggi saluran dan ukuran partikel.

Solusi adaptif baru dari NAIST

Untuk mengisi kesenjangan ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Associate Professor Yalikun Yaxiaer dari Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Jepang, mengembangkan platform berbiaya rendah yang inovatif untuk mengatasi keterbatasan ini. Makalah mereka, diterbitkan di jurnal Lab di chipditulis bersama oleh Mr. Trisna Julian, Dr. Naomi Tanga, Profesor Yoichiroh Hosokawa dari Naist, dan lainnya.

Tujuan desain tim sangat mudah; Mereka bertujuan untuk menyesuaikan tinggi saluran secara dinamis tergantung pada ukuran partikel. Mereka menyadari hal ini dengan melampirkan probe logam ke sumbu vertikal tahap XYZ – perangkat laboratorium yang memungkinkan gerakan yang sangat tepat dalam tiga dimensi. Dengan mengendalikan posisi vertikal probe, mereka menggunakan ujungnya yang tipis untuk menekan bagian atas saluran mikrofluida setinggi 30 mikrometer dari aliran sitometer. Kompresi ini sedikit meremas saluran, mengubah tingginya sesuai permintaan.

Melalui percobaan dan simulasi, tim menunjukkan bahwa memungkinkan partikel yang mengalir untuk melakukan perjalanan lebih dekat ke elektroda penginderaan dengan mengurangi ketinggian saluran menyebabkan peningkatan sensitivitas platform yang luar biasa dan ketepatan. Mereka mencapai amplifikasi tiga kali lipat dari sinyal impedansi dengan mengurangi ketinggian saluran dengan sepertiga, sementara juga mengurangi variabilitas sinyal menjadi setengah, memungkinkan mereka untuk dengan mudah membedakan antara beberapa sel dari ukuran yang berbeda.

Mengubah penyumbatan menjadi keuntungan

Khususnya, dengan memperkenalkan kamera dan algoritma deteksi objek, para peneliti menemukan cara untuk memanfaatkan penyumbatan (deposisi partikel yang tidak diinginkan yang mencegah pengesahan analit lebih lanjut) sebagai strategi untuk mengoptimalkan kinerja platform. “Sistem kami dengan sengaja menginduksi penyempitan kritis dengan mendeformasi saluran untuk memaksimalkan sensitivitas. Namun, deformasi ini dapat dilepaskan tepat sebelum penyumbatan aktual terjadi,” jelas Dr. Yaxiaer. “Dengan demikian, pendekatan kami bertindak seperti saluran mikro pintar yang memanfaatkan dan mengendalikan fenomena yang menyumbat.”

Secara keseluruhan, penelitian ini menetapkan fondasi yang sangat dibutuhkan untuk standardisasi sitometri aliran impedansi adaptif, membuka jalan bagi integrasi ke dalam konteks klinis dan penelitian di mana analisis sel yang tepat diperlukan.

“Temuan kami menggarisbawahi potensi platform cytometry aliran impedansi universal yang berkinerja tinggi-yang sederhana, tahan terhadap canggih, dan dapat disesuaikan untuk berbagai aplikasi biomedis,” simpul Dr. Yaxiaer. Berkolaborasi dengan institusi medis dapat mengubah platform inovatif ini menjadi perangkat diagnostik untuk pengujian point-of-care, dan juga dapat dimanfaatkan untuk pengembangan dan pengujian obat.

Referensi: “Platform Cytometry Aliran Impedansi Universal Jangka Panjang yang Dikembangkan oleh Tinggi Saluran Adaptif dan Strategi Pelepasan Penyebaran Waktu Nyata” oleh Trisna Julian, Tao Tang, Naomi Tanga, Yang Yang, Yoichiroh Hosokawa dan Yaxiaer Yalikun, 26 Agustus 2025, Lab di chip.
Doi: 10.1039/d5lc00673b

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.