(Phys.org) —Northwestern University-onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het afleveren van moleculen in enkele, gerichte cellen door tijdelijke gaten in het celoppervlak. De techniek kan toepassingen vinden bij het toedienen van medicijnen, celtherapie, en aanverwante biologische velden.

Bulkelektroporatie - een techniek die wordt gebruikt om moleculen in cellen af ​​te leveren via omkeerbare nanoporiën in het celmembraan die worden veroorzaakt door ze bloot te stellen aan elektrische pulsen - is een steeds populairdere methode voor celtransfectie. (Celtransfectie is de introductie van moleculen, zoals nucleïnezuren of eiwitten, in een cel om de eigenschappen ervan te wijzigen.)

Echter, omdat bulkelektroporatie elektrische pulsen toepast op een bulkceloplossing, het resulteert in heterogene celpopulaties en vaak een lage levensvatbaarheid van de cellen. Om deze problemen op te lossen, Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuw hulpmiddel ontwikkeld voor transfectie van één cel.

De nieuwe methode, genaamd nanofountain probe electroporation (NFP-E), stelt onderzoekers in staat om moleculen in gerichte cellen af ​​te leveren via tijdelijke nanoporiën in het celmembraan die worden gecreëerd door een gelokaliseerd elektrisch veld dat op een klein deel van de cel wordt toegepast. De methode stelt onderzoekers in staat om de dosering te controleren door de duur van de elektrische pulsen te variëren, die ongekende controle van celtransfectie biedt.

"Dit is heel spannend, " zei Horacio Espinosa, James en Nancy Farley hoogleraar productie en ondernemerschap aan de McCormick School of Engineering van Northwestern en een van de auteurs van het artikel. "Het vermogen om moleculen nauwkeurig af te leveren in afzonderlijke cellen is nodig voor biotechnologische onderzoekers om de state-of-the-art in therapieën te bevorderen, diagnostiek, en medicijnafgifte in de richting van de belofte van gepersonaliseerde geneeskunde."

Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, "Nanofountain Probe Electroporation (NFP-E) van enkele cellen, " werd 7 mei gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters .

NFP-E is gebaseerd op nanofountain probe (NFP) technologie die is ontwikkeld in het laboratorium van Espinosa. De NFP-E-chip bestaat uit een reeks microgefabriceerde cantilever-sondes met geïntegreerde microfluïdische kanalen. De sonde is eerder gebruikt voor snelle nanopatronen van eiwitten en nanodeeltjes voor onderzoeken naar medicijnafgifte.

De nieuwe eencellige transfectietoepassing koppelt de sonde aan een elektrode- en vloeistofcontrolesysteem dat eenvoudig kan worden aangesloten op een micromanipulator of atomaire krachtmicroscoop voor positiecontrole. Met dit geïntegreerde systeem kan het gehele transfectieproces en de celrespons na transfectie worden gecontroleerd door een optische microscoop.

Het NFP-E-systeem wordt ontwikkeld voor commercialisering door iNfinitesimal LLC, een Northwestern spin-off bedrijf opgericht door Espinosa, en zal naar verwachting eind 2013 beschikbaar zijn.

De techniek blijkt uiterst robuust en multifunctioneel te zijn. Onderzoekers hebben de NFP-E-chip gebruikt om HeLa-cellen te transfecteren met polysachariden, eiwitten, DNA-haarspelden, en plasmide-DNA met eencellige selectiviteit, hoge transfectie-efficiëntie (tot 95%), kwalitatieve doseringscontrole, en zeer hoge levensvatbaarheid (tot 92%).