Embora sejam um ativo promissor para a área de saúde, os contadores Coulter tem sofrido por ter que trocar a sensibilidade de seus recursos de detecção de células com o volume das amostras de células. No laboratório de Mark Reed, o professor Harold Hodgkinson de Engenharia Elanãtrica e Fa­sica Aplicada, uma equipe de pesquisa liderada por dois alunos de graduação desenvolveu um dispositivo que pode processar uma grande amostra de células sem sacrificar sua capacidade de detecção de células. Os resultados são publicados esta semana na Biosensors and Bioelectronics .  

A citometria de fluxo éuma tecnologia versa¡til para contagem e classificação de células. A maioria dos sistemas, entretanto, écara, complicada e requer pessoal treinado, o que os torna inadequados para uso em pontos de atendimento. Os contadores Coulter ganharam atenção como alternativas mais simples. Nesses dispositivos, as soluções de amostra passam por uma ca¢mara com um campo elanãtrico gerado por eletrodos. A resistência inata das células permite ao dispositivo detectar e medir seu tamanho e velocidade. 

Um projeto comumente usado apresenta um canal com uma seção estreita no meio, o ponto em que a canãlula que passa édetectada. Esta seção tem cerca de 20 ma­crons de largura, enquanto as células que passam tem de 6 a 10 ma­crons de dia¢metro. Como as células tendem a se prender a s coisas e umas a s outras, grupos de células geralmente se acumulam e obstruem o canal, o que pode ser fatal para o dispositivo. 

A equipe de pesquisa da Reed criou uma estrutura inovadora que contorna esse problema.  

“Removemos a estrutura ca´nica e colocamos os eletrodos na lateral do canal”, disse Daniel Bacheschi, 22, um dos principais autores do estudo. Ao colocar os eletrodos de detecção ao longo de um lado do canal de solução, uma regia£o de detecção elanãtrica édesenvolvida, em vez de regiaµes de detecção mecanicamente restritas. Isso reduz as chances de entupimento e permite que um maior volume de amostra seja processado em um tempo mais curto.  

Os pesquisadores incorporaram o projeto a um processo conhecido como foco hidrodina¢mico, principalmente para garantir que o conceito geral fosse sãolido. Mas seu design pode ser facilmente integrado a outros sistemas que simplificariam o dispositivo. Reed disse que o objetivo de longo prazo éusar um processo conhecido como dieletroforese (DEP), que lhes permitiria "fazer um sistema eletra´nico muito compacto do tamanho de um pequeno chip".

O coautor Will Polsky '21 relembrou as muitas tardes e fins de semana no laboratório que ele e Bacheschi passaram trabalhando no projeto e a quantidade de tentativas e erros de que precisavam para fazer o projeto ter sucesso. Agora, ele estãoanimado para ver seu potencial.

“Dada a alta taxa de transferaªncia de amostra do contador lateral em comparação com o dispositivo contador Coulter, seráinteressante ver o quanto maior a taxa de transferaªncia de amostra pode ir depois que o DEP éimplementado no contador lateral”, disse ele.

A coautora Shari Yosinski, uma pesquisadora de pa³s-doutorado no laboratório de Reed, observou que, quando um balca£o fica entupido, muitas vezes não pode ser consertado. Isso significa que a estrutura inovadora pode ser um grande benefa­cio para os pesquisadores. 

“Fazemos todos os nossos chips internamente e, sempre que vocêquebra um dispositivo, da³i, porque émuito trabalhoso fazer outro”, disse ela. “Então, isso nasceu de nossa necessidade de uma solução para essas dores de cabea§a que continuamos tendo.”

Reed observou que o trabalho agora estãosendo estendido a amostras de sangue total do mundo real para dispositivos de ponto de atendimento de prova de princa­pio. Ele também elogiou Bacheschi e Polsky por suas soluções criativas e trabalho no design. 

“Acho que éuma prova do calibre da pesquisa que pode ser feita por alunos de graduação aqui em Yale”, disse ele.  

O desenvolvimento dos dispositivos foi um esfora§o de todo o laboratório. O co-autor Zachary Kobos, que recebeu seu PhD no ano passado, ajudou a desenvolver o sistema de contador Coulter com canais restritos; e Yosinksi foi o pioneiro no aspecto de microflua­dica do design, além de fazer os chips. O Prof. Jie Chen, da Universidade de Alberta, que fez um período saba¡tico nos laboratórios do Prof. Reed no ano passado, fez uma modelagem que verificou o desempenho do dispositivo.