Przełomowy lab-on-a-chip IBM-a

Specjaliści z IBM-a stworzyli układ typu lab-on-a-chip, który, jako pierwszy w historii, jest w stanie przeprowadzać separację materiału biologicznego w skali nano. Z artykułu opublikowanego na łamach Nature Nanotechnology dowiadujemy się, że podczas eksperymentów IBM-owski system był w stanie separować materiał o średnicy 20 nanometrów. Przy tej wielkości możliwe jest oddzielenie od siebie wirusów, DNA czy egzosomów. Po separacji materiał może być analizowany pod kątem nieprawidłowości czy chorób. Dotychczas technologie lab-on-a-chip pozwalały na separację materiału o 50-krotnie więkeszej średnicy.

Obecnie naukowcy z IBM-a współpracują z Icahn School of Medicine, wspólnie udoskonalają nową technologię i chcą wykorzystać ją przy diagnostyce raka prostaty, najbardziej rozpowszechnionego nowotworu wśród amerykańskich mężczyzn.
Współczesna medycyna coraz częściej próbuje wykorzystać egzosomy podczas diagnostyki. Egzosomy to wyspecjalizowane pęcherzyki transportujące tworzone przez komórki. Trafiają one do łatwo dostępnych płynów ustrojowych, jak krew, ślina czy mocz. Można je wykorzystać np. do wykrywania nowotworów. Wielkość egzosomów waha się od 20 do 140 nanometrów i zawierają one informacje o stanie komórki, z której pochodzą. Dzięki badaniu wielkości, protein znajdujących się na powierzchni egzosomów oraz ładunku przez nie transportowanego, można zdobyć wiele cennych informacji dotyczących zdrowia pacjenta.

Możliwość sortowania biomarkerów w nanoskali otwiera drzwi do lepszego zrozumienia zarówno takich chorób jak nowotwory, jak i wirusów grypy czy Zika. Nasze urządzenie zapewnia prostą, nieinwazyjną i tanią metodę wykrywania oraz monitorowania chorób na ich najwcześniejszym etapie, na długo przed pojawieniem się objawów fizycznych. Dodatkowy czas, jaki w ten sposób zyskujemy, pozwoli lekarzom na podjęcie lepszych decyzji odnośnie leczenia - mówi Gustavo Stolovitzky z IBM Research. Gdy wyprzedzimy chorobę, zwykle sobie z nią dobrze radzimy, jednak gdy choroba wyprzedzi nas, to jej leczenie jest znacznie trudniejsze. Jedną z najważniejszych rzeczy, jaką chcemy obecnie osiągnąć, jest stworzenie podstaw do identyfikacji sygnatur egzosomów, które mogą zwiastować chorobę jeszcze zanim da ona pierwsze objawy lub gdy stan pacjenta się pogorszy - mówi doktor Carlos Cordon-Cardo.

Technologia IBM-a polega na wykorzystaniu przepływu cieczy przez krzemowy układ zawierający asymetryczną macierz miniaturowych słupków. Są one ułożone tak, by oddzielały od siebie cząsteczki różnej wielkości. W efekcie przepływ cieczy nie jest zakłócany, ale  mieszanina jest rozdzielana na osobne strumienie różniące się wielkością znajdujących się w nich elementów.

lab-on-a-chip IBM egzosom nowotwór