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Un dispositivo microfluidico per rilevare le cellule cancerose

Alcuni ricercatori europei hanno lavorato a una tecnologia basata sulla microfluidica per rilevare le cellule cancerose nel sangue.
Un dispositivo microfluidico per rilevare le cellule cancerose
Spesso le cellule cancerose da metastasi o siti primari si diffondono tramite circolazione sanguigna. Queste cellule tumorali circolanti (CTC) avrebbero importanza diagnostica e terapeutica se potessero essere identificate e contate nel sangue periferico dei pazienti. Ma la loro rara frequenza richiede dispositivi microfluidici avanzati in grado di rilevare e filtrare le CTC nel sangue.

L’obiettivo del progetto BIOMEDMICROFLUIDICS (Modelling and optimization of microfluidic devices for biomedical applications), finanziato dall’UE, era incorporare tecniche rigorose di ottimizzazione nello sviluppo di tali dispositivi. I ricercatori hanno sviluppato uno strumento informatico per simulare processi complessi all’interno dei dispositivi microfluidici. Il modello comprendeva vari fenomeni cellulari inclusi: dinamica dei fluidi, interazione fluido-struttura, movimenti delle singole cellule e loro reciproche collisioni.

Gli scienziati hanno fatto in modo che il progetto del modello potesse catturare diverse proprietà elastiche determinate dalla biologia delle cellule e dalle loro proprietà meccaniche. Inoltre hanno creato modelli di adesione mediata da legami recettore-ligando, nei quali la rigidità dei legami controllava l’adesione.

Questo modello è stato utilizzato per l’analisi di diversi tipi di dispositivi microfluidici e soprattutto per catturare le rare CTC. I ricercatori hanno valutato l’impatto dell’ematocrito sulle traiettorie delle CTC e hanno scoperto che nelle popolazioni dense la probabilità di adesione cellulare era fortemente compromessa. Inoltre è fondamentale controllare la deformazione cellulare per minimizzare il danno cellulare. A tal fine hanno quantificato il danno misurando la concentrazione di calcio intracellulare, un marcatore dell’attivazione cellulare.

Il modello computazionale è stato realizzato in un pacchetto scientifico open source a disposizione della comunità scientifica. Sul lungo termine, oltre alla diagnosi, la realizzazione del modello generato dovrebbe permettere la progettazione di terapie personalizzate in tempo reale a seconda del numero delle CTC.

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Keywords

Dispositivo microfluidico, cancro, sangue, cellule tumorali circolanti, adesione, ematocrito, calcio intracellulare