Cuantificación de las densidades celulares y propiedades antigénicas mediante levitación magnética

Resumen

Este artículo describe un método basado en la levitación magnética que puede detectar específicamente la presencia de antígenos, ya sean solubles o unidos a la membrana, cuantificando los cambios en la altura de levitación de las perlas de captura con densidades fijas.

Resumen

El método descrito se desarrolló en base a los principios de la levitación magnética, que separa las células y las partículas en función de su densidad y propiedades magnéticas. La densidad es una propiedad de identificación de tipo celular, directamente relacionada con su tasa metabólica, diferenciación y estado de activación. La levitación magnética permite un enfoque de un solo paso para separar, obtener imágenes y caracterizar con éxito las células sanguíneas circulantes, y para detectar anemia, enfermedad de células falciformes y células tumorales circulantes en función de la densidad y las propiedades magnéticas. Este enfoque también es susceptible de detectar antígenos solubles presentes en una solución mediante el uso de conjuntos de perlas de baja y alta densidad recubiertas con anticuerpos de captura y detección, respectivamente. Si el antígeno está presente en la solución, une los dos conjuntos de perlas, generando un nuevo complejo de cuentas- cuentas, que levitará entre las filas de cuentas recubiertas de anticuerpos. El aumento de la concentración del antígeno objetivo en solución generará un mayor número de complejos de perlas en comparación con concentraciones más bajas de antígeno, lo que permitirá mediciones cuantitativas del antígeno objetivo. La levitación magnética es ventajosa para otros métodos debido a su menor tiempo de preparación de la muestra y la falta de dependencia de los métodos clásicos de lectura. La imagen generada se captura y analiza fácilmente utilizando un microscopio estándar o un dispositivo móvil, como un teléfono inteligente o una tableta.

Introducción

La levitación magnética es una técnica desarrollada para separar, analizar e identificar los tipos celulares^1,2,3,proteínas^4,5 y opioides⁶ basándose únicamente en su densidad específica y propiedades paramagnéticas. La densidad celular es una propiedad única e intrínseca de cada tipo de célula directamente relacionada con su tasa metabólica y estado de diferenciación^7,8,9,1....

Protocolo

El protocolo experimental utilizado en este estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Centro Médico Beth Israel Deaconess (IRB).

1. Configuración del instrumento

NOTA: Las imágenes de células levitizantes requieren que dos imanes de neodimio de tierras raras magnetizados en el eje Z se coloquen con el mismo polo uno frente al otro para generar un campo magnético. La distancia entre los imanes se puede personalizar dependiendo de la intensidad del campo magnético y la densidad de los objetivos. En este caso, los imanes están separados por un espacio de 1 mm suficiente para la inserción de un tu....

Resultados

La levitación magnética enfoca objetos de diferentes densidades a diferentes alturas de levitación dependiendo de la densidad del objeto, su firma magnética, la concentración de solución paramagnética y la fuerza del campo magnético creado por dos imanes fuertes de tierras raras. Como los dos imanes se colocan uno encima del otro, las muestras que levitan solo se pueden ver, manteniendo la iluminación de Köhler, mediante el uso de un microscopio girado de lado(Figura 1). La altura de levitac.......

Discusión

La centrifugación por gradiente es actualmente la técnica estándar para aislar componentes subcelulares en función de sus densidades únicas. Este enfoque, sin embargo, requiere el uso de medios de gradiente especializados, así como equipos de centrífuga. El enfoque de levitación magnética presentado aquí permite una investigación detallada de las propiedades morfológicas y funcionales de las células circulantes, con una manipulación mínima, si es que hay alguna, de las células, proporcionando un acceso casi in vivo

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Hidrato de ácido 2-(N-Morfolino)etanosulfónico	Sigma Aldrich	M-2933	(MES); componente del tampón de activación
50x2,5x1 mm imanes, chapado en níquel (Ni-Cu-Ni), grado N52, magnetizado a través de 5mm (0,197") de espesor	K& J Magnetics	Imanes personalizados	utilizados para el dispositivo de levitación magnética
Sellador de tubos capilares (Critoseal)	Leica Microsystems	267620	Se utiliza para tapar los extremos de los tubos capilares Filtros de tubos de
centrífuga (Corning Costar, Spin-X)	Sigma Aldrich	CLS8163	Se utiliza para lavar cuentas
Compact Lab Jack	Thorlabs	LJ750	Se utiliza para ajustar el dispositivo de levitación magnética
DPBS, sin calcio, sin magnesio	Gibco	14190-144	Solución para suspensiones de perlas
Etanolamina	Sigma Aldrich	E9508-100ML	Se utiliza durante una etapa de lavado de perlas
Tinción de membrana plasmática fluorescente (CellMask Green)	Invitrogen	C37608	Se utiliza para teñir células Rh+
Gadoteridol Inyección	ProHance	NDC 0270-1111-03	Gadolinio (Gd3+); Solución magnética utilizada para suspender células
HBSS++	Gibco	14025-092	Solución para la preparación de muestras
Complejo humano C5b,6	Complement Technology, Inc	A122	Se utiliza para generar glóbulos rojos Evs
Proteína C7 humana	Complement Technology, Inc	A124	Se utiliza para generar glóbulos rojos Evs
Proteína C8 humana	Supplement Technology, Inc	A125	Se utiliza para generar glóbulos rojos Proteína
C9 humana	Evs Tecnología del complemento, Inc	A126	Se utiliza para generar RBC Evs
Mini Series Post Collar	Thorlabs	MSR2	Se utiliza para asegurar el dispositivo de levitación magnética a los gatos de laboratorio
N-(3-dimetilaminopropilo)-N′-clorhidrato de etilcarbodiimida Sigma	Aldrich	E1769-10G	(EDC); utilizado en la reacción de acoplamiento de anticuerpos
IgG	de conejoR& D Systems	AB-105-C	Se utiliza para recubrir perlas como condición de control
Solución salina tamponada con fosfato (solución 10X, pH 7.4)	Boston Bioproducts	BM-220	Componente del tampón de acoplamiento, utilizado para las etapas de lavado
Polisorbato 20 (Tween 20)	Sigma Aldrich	P7949-500ML	Componente del tampón de activación
Poliestireno Carboxil	Polímero Bangs Laboratories PC06004		Perlas de densidad superior (1,05 g/mL), utilizadas para el acoplamiento de anticuerpos
Conejo RhD Anticuerpo policlonal	Invitrogen	PA5-112694	Se utiliza para recubrir perlas para la detección del factor Rh en los glóbulos rojos
Microscopio de grado de investigación	Olympus	Provis AX-70	Microscopio utilizado para montar un dispositivo de levitación magnética y ver células levitantes
Pies amortiguadores de goma	Thorlabs	RDF1	Se utiliza para apoyar la mesa de protoboard
Tubo cuadrado Boro	VitroTubes	8100-050	Tubo capilar utilizado para cargar muestras en Maglev
Sulfo-NHS	Thermoscientific	24510	Utilizado en la reacción de acoplamiento de anticuerpos
Etapa traslacional	Thorlabs	PT1	Se utiliza para enfocar y para escanear tubo capilar

Control normal de