Nuovo metodo per creare goccioline amiche delle cellule

La Microfluidica è un campo che si occupa della manipolazione di piccole quantità di fluidi in canali spesso più sottili di un capello umano. Questa tecnologia è importante in molti settori, tra cui biologia e medicina, dove permette agli scienziati di creare minuscole gocce che possono contenere Cellule o altri materiali. Questo articolo parla di un metodo per creare gocce delle dimensioni di millimetri usando un gel specifico chiamato Matrigel, utile per far crescere cellule in ambienti tridimensionali.

#Cos'è il Matrigel?

Il Matrigel è un gel fatto di proteine che supportano la crescita cellulare. Comprende diverse proteine presenti nella matrice extracellulare, che è la rete che circonda le cellule nel corpo. I ricercatori usano spesso il Matrigel perché fornisce un ambiente naturale per le cellule. Creando gocce di Matrigel, gli scienziati possono creare piccoli spazi che imitano il comportamento delle cellule nei tessuti reali.

#La necessità di nuove tecniche

Con l'aumentare dell'interesse nell'usare gocce per esperimenti biologici, c'era bisogno di metodi più semplici per crearle. I metodi tradizionali possono essere complicati e richiedere attrezzature costose che non tutti i laboratori hanno. Quindi, trovare modi più semplici per produrre queste gocce è fondamentale per permettere a più ricercatori di esplorare questa tecnologia.

#Progettazione del sistema microfluidico

In questo lavoro, è stato progettato un nuovo sistema microfluidico per produrre gocce uniformi di Matrigel. Il sistema ha utilizzato una tecnica chiamata co-flow, in cui due fluidi scorrono affiancati in un canale. Un fluido è la fase continua, che aiuta a formare le gocce, e l'altra fase è quella dispersa, in questo caso, Matrigel e Acqua.

Sono stati sviluppati due metodi principali per creare questi sistemi di gocce. Il primo metodo ha utilizzato un laser cutter da scrivania per prototipare rapidamente canali in plastica. Questo approccio è veloce e può essere completato in circa mezz'ora. Tuttavia, ci sono stati alcuni problemi con le perdite dalle connessioni.

Per risolvere questo problema, è stato introdotto un secondo metodo, utilizzando la plastica tagliata al laser come stampi per colare un materiale più resistente chiamato PDMS. Questo ha creato canali più robusti che possono essere usati ripetutamente per esperimenti e ha aiutato a ridurre al minimo eventuali problemi di perdite.

#Setup sperimentale

I ricercatori hanno testato i sistemi appena progettati usando acqua e olio per capire come si formavano le gocce. Hanno scoperto che cambiando le velocità di flusso dei liquidi, potevano controllare la dimensione delle gocce generate. Quando la velocità di flusso dell'olio era mantenuta costante, aumentando la velocità di flusso dell'acqua si ottenevano gocce più piccole e più consistenti.

Oltre a studiare le gocce d'acqua, il team si è concentrato anche sulla generazione di gocce di Matrigel. Ancora una volta, regolando le velocità di flusso, potevano produrre gocce di Matrigel di dimensioni diverse, anche se queste non erano così facili da sintonizzare come quelle d'acqua.

#Esperimenti di coltura cellulare

Una parte significativa della ricerca ha coinvolto l'uso delle gocce di Matrigel per far crescere cellule. Le cellule fibroblastiche, che sono importanti per la guarigione delle ferite e la riparazione dei tessuti, sono state mescolate con Matrigel e poi collocate nelle gocce. Queste gocce sono state raccolte e coltivate in una piastra tipica di coltura cellulare con un mezzo ricco di nutrienti per mantenere vive le cellule.

Nel corso di diversi giorni, i ricercatori hanno osservato come stavano le cellule nelle gocce. Hanno scoperto che le cellule rimanevano vitali e mostravano segni di crescita per un massimo di una settimana. Tuttavia, ci sono state delle sfide nel mantenere intatta la forma delle gocce quando venivano spostate nelle piastre di coltura.

#Vantaggi del nuovo approccio

Il sistema microfluidico co-flow presentato in questo lavoro offre diversi vantaggi. Prima di tutto, permette ai ricercatori di creare e modificare rapidamente i design delle gocce in base alle loro esigenze specifiche. Inoltre, l'uso di un laser cutter da scrivania rende questa tecnologia più accessibile per molti laboratori che potrebbero non avere le risorse per investire in sistemi microfluidici di alta gamma.

Produzione di gocce più grandi, l'approccio apre opportunità per l'ingegneria tissutale e lo studio di strutture cellulari complesse come i tumori. Gli scienziati possono esplorare come queste strutture si formano e si comportano, il che è fondamentale per comprendere le malattie e sviluppare terapie.

#Direzioni future

Anche se la ricerca ha mostrato promesse, ci sono aree da migliorare. Migliorare i materiali utilizzati per la produzione delle gocce potrebbe portare a prestazioni migliori. Ad esempio, utilizzare materiali più idrofobici potrebbe prevenire interazioni indesiderate tra le gocce e le pareti del canale.

Inoltre, sperimentare con le forme e le dimensioni dei tubi usati per fornire i fluidi potrebbe aiutare a migliorare il processo di formazione delle gocce. Apportando modifiche a questi design, i ricercatori sperano di ottenere un migliore controllo sulla dimensione e l'uniformità delle gocce.

#Conclusione

In sintesi, lo sviluppo di un nuovo sistema microfluidico per generare gocce di Matrigel delle dimensioni di millimetri rappresenta un significativo avanzamento nel campo. Semplifica il processo e rende più facile per più ricercatori impegnarsi in studi basati su gocce nella coltura cellulare e nell'ingegneria tissutale.

Usando strumenti e materiali facilmente disponibili, questo approccio democratizza l'accesso alla microfluidica a gocce, consentendo una gamma più ampia di esperimenti e applicazioni. Man mano che i ricercatori affinano queste tecniche e affrontano le sfide osservate, ci si aspetta ulteriori innovazioni nei modi in cui gli scienziati studiano cellule e tessuti, aprendo la strada a nuove scoperte nella ricerca biomedica.