Bijna een halve eeuw geleden, wetenschappers merkten op dat kleine deeltjes die door een lange buis stromen, op een specifieke positie langs de dwarsdoorsnede van een buis kunnen blijven. Dit staat bekend als traagheidsfocussering. Later, samen met de ontwikkeling van microfluïdische technologie in de afgelopen decennia, traagheidsfocussering, een soort passieve microfluïdische manipulatietechnologie, is naar voren gekomen als een van de krachtigste en nauwkeurigste technieken voor celmanipulatie, met een enorm commercieel potentieel in de bio-engineering en de farmaceutische industrie.

Assistent-professor dr. Ye Ai's onderzoeksteam van de Singapore University of Technology and Design (SUTD) heeft onlangs een traagheidscelfocussering en sortering van microfluïdische apparaten ter grootte van een creditcard ontwikkeld met een kanaal van 125 m breed (ongeveer de helft van de dikte van een enkele vingernagel), het potentieel bieden voor isolatie van zeldzame cellen uit complexe klinische monsters.

Momenteel, kanker is een van de belangrijkste doodsoorzaken bij mensen. Een van de grootste moeilijkheden bij het bereiken van een radicale genezing van kanker is kwaadaardige metastase, die direct overweldigende obstakels veroorzaakt bij therapeutisch management en vroege diagnose. Het vermogen om zeldzame circulerende tumorcellen (CTC's) te isoleren, de zaden voor uitzaaiing van kanker, maakt een veel minder invasieve benadering mogelijk voor de diagnose en prognose van kanker. Nieuwe microfluïdische technologieën voor high-throughput, zeer nauwkeurige celsortering van complexe biologische monsters is wenselijk om de uitdaging bij isolatie van zeldzame cellen aan te pakken.

In dit onderzoek, Het team van Dr. Ai presenteerde een nieuw traagheidsfocusserings- en sorteerapparaat met een reeks golvende omgekeerde kanaalstructuren bestaande uit halfronde secties die een periodiek omgekeerde hydrodynamische stroom genereren loodrecht op de hoofdstroomrichting. De balans tussen twee soorten hydrodynamische krachten resulteerde in een grootte-afhankelijke laterale deeltjesbeweging over het kanaal, die uiteindelijk op grootte gebaseerde scheiding van doelcellen van niet-doelcellen bereikte. De hoofdonderzoeker, Dr. Ai van SUTD zei:"Vergeleken met actieve methoden, de passieve traagheidsfocussering met het gebruik van hydrodynamische krachten vertoont de voordelen van een vereenvoudigde opstelling, hoge doorvoer en laag energieverbruik. Bovendien, de lineaire reeks van deze herhaalde golvende kanaaleenheden maakt ook eenvoudige horizontale (2-D) en verticale (3-D) parallellisatie van meerdere kanalen mogelijk, die een groot potentieel biedt voor celsortering met hoge doorvoer in praktische biomedische toepassingen." Het team heeft de ontwikkelde sorteertechnologie toegepast voor isolatie met hoge doorvoer van kankercellen uit volbloedmonsters.