Harmonik Düetler Yapan Hücreler Kişiselleştirilmiş Kanser Tedavisini Mümkün Kılabilir

Duke Üniversitesi’nden makine mühendisleri, asılı parçacıkları ve hücreleri yeni ve değerli yollarla kontrol etmek için harmonik bir düet söyleyen iki elektronik ‘ses’ kullanıyor. Ürettikleri prototip cihaz bir grup parçacıktan tek katmanlı bir kristal oluşturup döndürebiliyor, belirli sayıda parçacıkla rastgele şekiller oluşturabiliyor ve biyolojik hücre çiftlerini yüzlerce kez birlikte ve yeniden hareket ettirebiliyor.

Araştırmacılar cihazın iki ayrı hücreyi seçici olarak eşleştirebildiğini ve yapışma kuvvetlerini ölçebildiğini gösterdi; bu özelliği doktorlar kanser hastalarının tedavisini belirlemek için kullanabilir.

Akustik cihazın becerisi ve yumuşaklığı nedeniyle araştırmacılar ona HANDS (Harmonic Acoustics for Non-contact, Dynamic, Selective particle manipulation) platformu adını verdiler. Çalışma 24 Mart 2022 tarihinde Nature Materials dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı.

Makine Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Profesörü Tony Jun Huang ‘Eşleşmiş parçacıkların veya hücrelerin ayrılması, akustik manipülasyon alanının yıllardır en büyük hedefi olmuştur. HANDS platformu biyofizik çalışmalarında ve ilaç keşfinde yoğun olarak ihtiyaç duyulan hücreler arası etkileşim çalışmalarına yol açacak ilk eşleştirilmiş nesne ayırma yöntemidir’ dedi.

Akustik cımbızlar sıvılarda asılı kalan parçacık veya hücreleri dokunmadan manipüle etmek için ses dalgalarını kullanan hızla gelişen bir alandır. Şimdi araştırmacılar, kuruluma piezoelektrik melodiler ve armoniler ekleyerek bu cihazlara yeni bir karmaşıklık katmanı ekledi. Statik dalgalar oluşturan önceki cihazlarla karşılaştırıldığında HANDS platform prototipi hızla değişen karmaşık dalgalar oluşturmak için bir fonksiyon üreteci kullanıyor.

Yeni cihaz sıvıyla dolu küçük kare bir odanın her iki yanına ses üreten dönüştürücüler yerleştirilerek çalışıyor. Bu dört dönüştürücü karşılıklı çalışan iki çift oluşturuyor. Biri yatay diğeri dikey desenler üretiyor. Bu iki kompleksin etkileşimi hızlı değişen ses dalgası örüntüleri oluşturuyor.

Huang laboratuvarından Dr. Shujie Yang ‘Bu dalgaların odadaki parçacıkları manipüle etmek için nasıl birleşebileceği konusunda simülasyonlar yaptım ve ardından gerçek sonuçları görmek için deneyler yaptım. Uzun süren denemeler sonunda simülasyonlar sonuçları eşleştirmeye başlamak için yeterli hale geldi’ dedi.

Yang makalede cihazın bir diziden tek bir hücre çiftini seçebileceğini, onları bir araya getirebileceğini ve geri çekebileceğini gösteriyor. Daha sonra bu yeteneği birbirine dokunan iki hücre arasındaki yapışma kuvvetini ölçmek için kullanıyor. Araştırmacılara göre bu özellik kişiselleştirilmiş ilaç için ayrıntılı testlere izin verebileceğinden HANDS platformunun en heyecan verici yeteneğidir.

Harvard Tıp Fakültesi profesörü Luke Lee ‘Bir annenin elleri kadar nazik olan bu platformun yetenekleri konusunda çok heyecanlıyım. Nazik ve hassas anne elleri, nicel hücre biyolojisinin ve translasyonel hassas tıbbın temelini oluşturmamıza izin veriyor. Örneğin, kanser hücresi ile T hücresi etkileşimini verimli ve sistematik olarak inceleyebilir ve etkileşim kuvvetlerini bulabiliriz’ dedi.