(Phys.org) -Onderzoekers van UC Santa Cruz hebben een robotachtig "nanobiopsie" -systeem ontwikkeld dat kleine monsters uit een levende cel kan halen zonder deze te doden. De eencellige nanobiopsietechniek is een krachtig hulpmiddel voor wetenschappers die werken aan het begrijpen van de dynamische processen die plaatsvinden in levende cellen, volgens Nader Pourmand, hoogleraar biomoleculaire engineering aan de Baskin School of Engineering van UCSC.

"We kunnen een biopsie nemen uit een levende cel en meerdere keren teruggaan naar dezelfde cel gedurende een paar dagen zonder deze te doden. Met andere technologieën, je moet een cel opofferen om het te analyseren, " zei Pourmand, die de groep Biosensoren en Bio-elektrische Technologie bij UCSC leidt.

Het nanobiopsieplatform is het nieuwste apparaat dat zijn groep heeft ontwikkeld dat gebruikmaakt van nanopipetten, dat zijn kleine glazen buisjes die taps toelopen tot een fijne punt met een diameter van slechts 50 tot 100 nanometer. "We kunnen nanopipetten maken in het laboratorium - er is geen dure nanofabricagefaciliteit voor nodig, ' zei Pourmand. 'Om een ​​cel in te gaan, echter, het probleem is dat je de tip niet kunt zien, zelfs met een high-end microscoop, dus je weet niet hoe ver het van de cel is."

Adam Segers, een postdoctoraal onderzoeker in het lab (nu bij MagArray in Sunnyvale), loste dit probleem op door een feedbackcontrolesysteem te ontwikkelen op basis van een aangepaste scanning ion conductance microscope (SICM). Het systeem gebruikt een ionenstroom over de punt van de nanopipet als feedbacksignaal, het detecteren van een stroomdaling wanneer de punt dicht bij het celoppervlak komt. Een geautomatiseerd controlesysteem plaatst de tip van de nanopipet net boven het celoppervlak en dompelt hem vervolgens snel naar beneden om het celmembraan te penetreren. Het manipuleren van de spanning activeert de gecontroleerde opname van een minieme hoeveelheid celmateriaal. Omdat de punt zo fijn is, het veroorzaakt een minimale verstoring van de cel.

In een studie gepubliceerd in ACS Nano , De groep van Pourmand gebruikte het systeem om uit levende cellen kleine hoeveelheden celmateriaal te extraheren, naar schatting ongeveer 50 femtoliter (een femtoliter is een quadriljoenste van een liter). Dat is ongeveer één procent van het volume van een menselijke cel. De onderzoekers waren in staat om RNA uit individuele menselijke kankercellen te extraheren en te sequencen. Ze haalden ook mitochondriën (kleine subcellulaire organellen) uit menselijke fibroblasten en bepaalden het mitochondriale DNA.

"Van mitochondriën is bekend dat ze betrokken zijn bij veel neurodegeneratieve ziekten. Deze technologie kan worden gebruikt om licht te werpen op het belang van mutaties in het mitochondriale genoom, ', aldus Purmand.

Er zijn veel potentiële toepassingen voor deze technologie, en Pourmand zei dat hij graag samenwerkingen met andere onderzoekers wil ontwikkelen en verschillende toepassingen wil onderzoeken. "Het is een veelzijdig platform voor iedereen die probeert te begrijpen wat er in de cel gebeurt, waaronder kankerbiologen, stamcelbiologen, en anderen, " hij zei.