Dispositivo microfluídico para la separación de células de cáncer de mama no metastásico (MCF-7) y no tumoral (MCF-10A) mediante dielectroforesis AC

Ateeq ur Rehman; Rahman S. Zabibah; Samira Kharratian; Adil Mustafa

doi:10.3791/63850

Artículo de método

Dispositivo microfluídico para la separación de células de cáncer de mama no metastásico (MCF-7) y no tumoral (MCF-10A) mediante dielectroforesis AC

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DOI:

10.3791/63850

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11 de agosto de 2022

Ateeq ur Rehman¹ , Rahman S. Zabibah² , Samira Kharratian³ , Adil Mustafa⁴^,⁵

¹Department of Biomedical Engineering, Foundation University Islamabad, ²College of Medical Technology, The Islamic University Najaf, ³Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz, ⁴Department of Engineering Mathematics, University of Bristol, ⁵School of Life Sciences, University of Warwick

En este artículo

Resumen

Las células de cáncer de mama exhiben diferentes propiedades dieléctricas en comparación con las células epiteliales de mama no tumorales. Se ha planteado la hipótesis de que, en base a esta diferencia en las propiedades dieléctricas, las dos poblaciones pueden separarse con fines de inmunoterapia. Para apoyar esto, modelamos un dispositivo microfluídico para clasificar las células MCF-7 y MCF-10A.

Resumen

Los dispositivos dielectroforéticos son capaces de detectar y manipular células cancerosas de una manera sin etiquetas, rentable, robusta y precisa utilizando el principio de la polarización de las células cancerosas en el volumen de la muestra mediante la aplicación de un campo eléctrico externo. Este artículo demuestra cómo se puede utilizar una plataforma microfluídica para la clasificación continua de alto rendimiento de células de cáncer de mama no metastásico (MCF-7) y células epiteliales de mama no tumorales (MCF-10A) mediante dielectroforesis hidrodinámica (HDEP) de la mezcla celular. Al generar un campo eléctrico entre dos electrodos colocados uno al lado del otro con un espacio de tamaño micrométrico entre ellos en un chip microfluídico HDEP, las células epiteliales de mama no tumorales (MCF-10A) pueden ser expulsadas, exhibiendo DEP negativo dentro del canal principal, mientras que las células de cáncer de mama no metastásico siguen su curso sin verse afectadas cuando se suspenden en el medio celular debido a que tienen una conductividad mayor que la conductividad de la membrana. Para demostrar este concepto, se realizaron simulaciones para diferentes valores de conductividad media y se estudió la clasificación de las células. Se realizó un estudio paramétrico y se encontró una conductividad de mezcla celular adecuada de 0,4 S/m. Al mantener fija la conductividad del medio, se estableció una frecuencia de CA adecuada de 0,8 MHz, lo que proporciona la máxima eficiencia de clasificación, variando la frecuencia del campo eléctrico. Utilizando el método demostrado, después de elegir la conductividad del medio de suspensión de mezcla celular adecuada y la frecuencia de la CA aplicada, se puede lograr la máxima eficiencia de clasificación.

Introducción

Un tumor maligno que se desarrolla dentro y alrededor del tejido mamario es una causa frecuente de cáncer de mama en mujeres de todo el mundo, causando un problema de salud crítico¹. Los tumores de mama antes de la metástasis se pueden tratar mediante cirugía si se detectan en una etapa temprana, pero si se ignoran, pueden tener graves implicaciones en la vida del paciente al propagarse a sus pulmones, cerebro y huesos. Los tratamientos ofrecidos en etapas posteriores, como la radiación y las terapias basadas en productos químicos, tienen efectos secundarios graves². Estudios recientes han reportado que un diagnóstico pr....