Citometría de flujo fotoacústica in vitro: una técnica fotoacústica de flujo no invasiva para detectar células de cáncer de ovario circulantes portadoras de nanopartículas

La citometría de flujo fotoacústica, o PAFC, utiliza la capacidad de las muestras biológicas para absorber la luz láser de una longitud de onda específica y emitir ondas sonoras acústicas. Comience tomando una suspensión de las células cancerosas de ovario portadoras de nanopartículas deseadas en una jeringa y aire en una segunda jeringa. Cargue las dos jeringas en dos bombas de jeringa separadas ajustadas a sus respectivos caudales. Las bombas entregan su contenido a través de tubos flexibles que se fusionan para administrar pequeños volúmenes de muestra atrapados entre burbujas de aire alternas a una cámara de flujo preensamblada.

A medida que la muestra pasa a través de la cámara de flujo, irradie las células utilizando un láser de pulso corto de una longitud de onda adecuada. La absorción localizada de energía láser por las nanopartículas dentro de las células cancerosas genera calor, lo que provoca una expansión termoelástica que produce ondas sonoras acústicas. Un transductor premontado detecta las señales acústicas y las transmite a un receptor. El receptor amplifica las señales y las transmite a un osciloscopio para la adquisición de datos. El osciloscopio procesa los datos y los transfiere a una computadora que muestra información relacionada con las células cancerosas detectadas.

Utilice el archivo STL tridimensional proporcionado para imprimir en 3D el tanque de flujo con termoplástico ABS o plástico PLA. Después de imprimir el tanque, limpie y ensamble el sistema para su uso. Coloque cubreobjetos de vidrio sobre la ranura de 1 milímetro por 3 milímetros y el orificio de 1 centímetro en el sistema de flujo y selle cuidadosamente con silicona para evitar fugas. A continuación, coloque el tubo capilar en los tubos curados con silicona. Inserte los tubos en la cámara de flujo a través del costado del tanque de flujo de modo que el tubo capilar de vidrio esté directamente encima y delante de la ranura de 3 milímetros y el orificio de 1 centímetro.

Selle el tubo con silicona. Luego, conecte el transductor a un emisor y receptor de ultrasonido. Amplifica la señal con una ganancia de 59 decibelios. Conecte la salida del filtro a un osciloscopio reconfigurable multipropósito equipado con una matriz de puertas programable en campo incorporada. Conecte uno de los tubos que vienen de la cámara de flujo a una unión en T que está conectada a dos bombas de jeringa en cada rama. Llene una de las bombas de jeringa con aire y la otra bomba con la muestra a analizar.

Ajuste la bomba que contiene aire a un caudal de 40 microlitros por minuto y configure la bomba que contiene la muestra a un caudal de 20 microlitros por minuto. A continuación, conecte el tubo restante que sale del sistema de flujo a un recipiente con lejía al 10% para desechar las células después de que salgan del sistema de flujo. Coloque la sección del tubo capilar de cuarzo en alineación directa con el transductor en la vista de campo del microscopio para permitir la colocación cuidadosa de la fibra óptica sobre la muestra de modo que ilumine todo el ancho del tubo. Irradie la muestra utilizando una fibra óptica que canaliza un láser de estado sólido bombeado por diodos que opera a una longitud de onda de 1.053 nanómetros. Utilice una cámara montada en un microscopio para registrar el flujo, el disparo del láser y el paso de las muestras a través del sistema de flujo.

• Photoacoustic Cell - Term used to describe cells that can emit sound when exposed to laser light.
• Acoustic Flow Cytometry - Technic to analyse cells using sound waves upon absorbing specific laser light.
• Cytometry Pump - The device controlling the flow of cells sample in a flow cytometry setup.
• Photoacoustic Flow Cytometry - An advanced method that uses sound waves to detect cancer cells.
• PXIE-5170R - A piece of hardware used in data acquisition in flow cytometry.

• Introduce Photoacoustic Flow Cytometry – A technique that uses laser light and sound waves to detect cancer cells in a flow (e.g., photoacoustic cell).
• Key Concepts – The function of laser light and acoustic signals in identifying cancer cells (e.g., acoustic flow cytometry).
• Underlying Mechanisms – Sound waves produced from heated nanoparticles reveal information about cancer cells.
• Connect to Experiment – The use of cytometry pump and PXIE-5170R facilitate data collection and display.

• What is photoacoustic flow cytometry and how does it work?
• Why are nanoparticle-bearing ovarian cancer cells used in the process?
• How does PXIE-5170R aid in data acquisition and display?

• Practical Applications – Detecting and analyzing cancer cells within samples (e.g., photoacoustic flow cytometry).
• Industry Impact – The healthcare sector particularly in cancer research and diagnosis (e.g., acoustic flow cytometry).
• Societal Importance – Assisting in early detection and treatment of ovarian cancer (e.g., cytometry pump).
• Link to Scientific Advancements – Photoacoustic flow cytometry is a technological innovation in cancer diagnostic methods.