Открытие будет использовано для более точной фильтрации клеток по их форме
Исследователи совершили впечатляющее научное достижение, обнаружив уникальное явление боковой силы отдачи, воздействующей на частицы несферической формы в акустическом поле. Это инновационное открытие позволяет значительно повысить эффективность выделения клеток определенной формы из биологических жидкостей, включая кровь. Благодаря этому прорыву медицинская диагностика станет более точной и доступной.
Современные акустические пинцеты открывают широкие возможности для манипуляции различными объектами. С их помощью успешно проводится сортировка клеток, анализ ДНК в лабораторных условиях и управление жидкостными потоками при создании растворов. Традиционно эти инструменты применялись преимущественно для работы с мелкими симметричными частицами шарообразной формы из-за простоты их захвата и удержания.
Новаторское исследование раскрыло принципиально новый тип акустической силы — боковую силу отдачи. Это открытие демонстрирует механизм взаимодействия акустических волн с асимметричными объектами сложной конфигурации. Явление возникает при специфическом наклоне частицы относительно акустических волн и момента вращения. В определенных условиях вращательный момент нейтрализуется, позволяя несимметричному объекту стабильно перемещаться в акустическом поле.
«Представьте себе парусное судно — когда ветер дует в парус сбоку, лодка движется под определенным углом к направлению ветра. В нашем случае роль ветра выполняет акустическая волна, создаваемая динамиком. При этом обнаруженная сила не только поднимает объект, но и придает ему вращательное движение. Мы определили оптимальные параметры для стабильного подъема частицы под фиксированным углом. Это открытие особенно перспективно для работы с биологическими объектами нестандартных форм», — поделился руководитель исследования Михаил Петров.
Инновационная методика существенно улучшает процесс выделения клеток определенной морфологии из биологических жидкостей. Это значительно повышает точность диагностики и упрощает идентификацию специфических клеток-маркеров. Важным преимуществом разработки является её экономическая эффективность и простота интеграции в существующее лабораторное оборудование, включая микрофлюидные чипы.
Современные методы сортировки биологических объектов основаны на использовании специальных микрофлюидных наноструктур, напоминающих фильтрующую систему. Частицы разного размера проходят через каналы, задерживаясь при превышении их диаметра. Дополнительное применение акустического поля позволяет сортировать частицы не только по размеру, но и по составу материала.
На частоте 230 МГц акустическая волна генерирует боковую силу отдачи, которая по-разному воздействует на клетки различной формы. Эритроциты, имеющие вытянутую форму, поднимаются вверх под действием этой силы, тогда как сферические лейкоциты продолжают движение в потоке жидкости под влиянием только продольной силы давления. Научная группа готовится к проведению серии экспериментов для подтверждения этих наблюдений.
Данное исследование реализуется при поддержке программы «Приоритет 2030». Результаты работы открывают новые горизонты в области медицинской диагностики и биотехнологий.
Источник: www.kommersant.ru
