Le réseau de gouttelettes statiques (SDA) est un outil nécessaire et intégral lorsqu’il s’agit de tests ou d’analyses de dépistage de haute capacité pour identifier et cibler des cellules ou des analytes spécifiques (substances dont la composition chimique est la cible de l’identification). Cependant, l’extraction et la collecte des gouttelettes cibles contenant des analytes ou des cellules uniques du SDA restent un goulot d’étranglement technique majeur qui limite son application plus large.
En incorporant la technologie laser et une couche d’oxyde d’indium et d’étain (ITO) dans une puce microfluidique à gouttelettes, des chercheurs du Single-Cell Center de l’Institut de Qingdao de bioénergie et de technologie des bioprocédés (QIBEBT) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) et leurs collaborateurs ont a développé un nouveau système, la libération optique de gouttelettes à la demande (OODR).
Le système OODR permet d’utiliser une méthode plus conviviale dans les tests de dépistage qui réduit également la quantité d’échantillon et de réactifs nécessaires sans compromettre l’efficacité, la viabilité cellulaire ou la précision de l’analyse. Leurs conclusions ont été publiées dans Biocapteurs et bioélectronique.
« OODR fonctionne en chauffant précisément la couche d’ITO avec un laser pour créer des microbulles qui permettent de pousser sélectivement une gouttelette cible hors de la chambre sur la puce microfluidique basée sur le système de tri de microgouttelettes unicellulaire, tel que EasySort Compact », a déclaré le Dr. Diao Zhidian, premier auteur de l’étude. Des cellules d’E. coli et de levure ont été utilisées avec succès, ce qui suggère que le système OODR a un large éventail d’applicabilité à d’autres cellules.
La taille de la microbulle s’est avérée essentielle pour la libération réussie de la gouttelette, selon la conception de la puce utilisée par les chercheurs. En affûtant la bonne taille de la microbulle (40 μm) et en obtenant l’intensité du laser dans la plage correcte pour créer la chaleur nécessaire à la formation de la bulle sans dégrader l’intégrité de la cellule, les résultats souhaités ont été obtenus et la gouttelette a été libérée à l’intérieur. seulement trois secondes dans des conditions appropriées.
La gouttelette, identifiée à l’aide d’une imagerie blanche ou fluorescente, est ensuite commodément « emballée » et exportée sous la forme d’une gouttelette, d’un tube (ODOT) par force capillaire, ce qui permet le mouvement du liquide sans aucune force externe appliquée, et dans un puits ou un tube à haut débit pour une analyse plus approfondie. Les images fournies sont utiles pour trier la morphologie des bactéries cibles, ce qui est difficile à faire sans une image statique facilement disponible.
Non seulement l’OODR aide à l’emballage et à la libération d’une gouttelette cible dans le SDA, mais il ne semble pas non plus affecter la capacité de la cellule à être cultivée, ce qui est essentiel lorsque des analyses supplémentaires de cellules vivantes sont nécessaires. Ceci, combiné à la quantité réduite de réactif nécessaire et à la taille plus petite de l’échantillon pour l’analyse, signifie une voie plus rentable que les autres moyens disponibles.
Le succès du système OODR permet l’expansion et l’amélioration de l’outil SDA en améliorant l’analyse monocellulaire en plus de rendre la technique plus efficace et plus rentable.
« Notre objectif ultime est de construire un système OODR automatisé et efficace pour étendre l’application du SDA dans divers domaines », a déclaré le Dr Wang Xixian, co-premier auteur de l’étude.
« Nous avons utilisé avec succès l’EasySort Compact pour le tri automatique de cellules individuelles », a déclaré l’auteur correspondant, le professeur MA Bo du Single-Cell Center. « Ce système OODR nouvellement développé a fait progresser la capacité de tri du niveau d’une seule cellule au niveau d’une seule microgouttelette. Il cible non seulement les cellules uniques, mais permet également le tri des microgouttelettes contenant une cellule, plusieurs cellules ou même simplement des réactifs.
À l’heure actuelle, ils utilisent l’IA et l’apprentissage automatique pour créer un système automatisé via l’instrument EasySort, afin de réduire autant que possible l’implication humaine, a déclaré un autre auteur correspondant, le professeur Xu Jian, directeur du Single-Cell Center. Idéalement, l’automatisation faciliterait également l’utilisation pour les non-professionnels, élargissant ainsi l’application de la technologie OODR.
Plus d’information:
Zhidian Diao et al, Microbulles optiques pour la libération de gouttelettes à la demande à partir d’un réseau de gouttelettes statiques (SDA) pour la distribution d’une gouttelette dans un tube, Biocapteurs et bioélectronique (2023). DOI : 10.1016/j.bios.2023.115639