Levitación magnética Junto con Imaging portátil y Análisis para el diagnóstico de enfermedades

El objetivo general de este proceso es realizar análisis celulares basados en la densidad para diversas aplicaciones de diagnóstico médico mediante la medición de la distribución alterada de una población celular o mediante la separación de tipos de células en función de sus densidades características. Este método puede ayudar a resolver un desafío clave en la ingeniería biomédica para realizar diagnósticos médicos importantes en entornos clínicos o en países en desarrollo. La principal ventaja de esta técnica es que no requiere mucho equipo ni preparación y puede ser realizada por casi cualquier persona.

Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el diagnóstico de células falciformes porque este dispositivo puede cuantificar el aumento de la densidad y la disminución de la tasa de levitación causada por las condiciones de bajo oxígeno en las células falciformes. Aunque este método es útil para las pruebas de diagnóstico médico, como se ha demostrado aquí, también se puede aplicar a otras pruebas citométricas basadas en la densidad alterando la muestra y modificando el software. Primero, prepare 10 mililitros de una solución de 50 milimolares de gadobutrol y solución salina equilibrada de Hanks.

Luego agregue metabisulfito de sodio para lograr una concentración de 10 milimolares en la solución de gadolinio. Coloque 100 microlitros de la solución madre de metabisulfito de gadolinio sodio en un tubo de microcentrífuga. Obtener una muestra de sangre mediante técnicas estándar de venopunción o mediante punción en el dedo.

Para recolectar la muestra de punción en el dedo, aplique presión cerca del sitio perforado sin apretar el tejido. Limpie el sitio perforado al menos tres veces y luego recoja la muestra de sangre con una micropipeta. Mezcle hasta un microlitro de la muestra de sangre con la solución de metabisulfito de gadolinio sódico en el tubo para obtener la muestra para el diagnóstico de la enfermedad de células falciformes.

Primero, prepare soluciones de 25 y 250 milimolares de gadobutrol y solución salina balanceada de Hanks. A continuación, adquiera una muestra de sangre utilizando las técnicas de punción en el dedo o venopunción descritas anteriormente. Diluya aproximadamente un microlitro de la muestra de sangre en un factor de 1000 con una solución de gadobutrol de 25 milimolares para obtener la muestra para la citometría de glóbulos blancos.

Para preparar una muestra adicional para determinar el rango de levitación de los glóbulos blancos, agregue 5 microlitros de la muestra de sangre a 500 microlitros de tampón de lisis de glóbulos rojos. Incuba la mezcla a temperatura ambiente durante tres a cinco minutos. Luego, prepare una solución de una parte de 250 milimolares de solución de gadolinio y nueve partes de lisado para obtener la solución de muestra de lisado con una concentración de gadolinio de 25 milimolares.

Para comenzar el análisis de la muestra, encienda el dispositivo y colóquelo sobre una superficie nivelada. Extraiga la muestra en un tubo capilar de vidrio cuadrado. Una vez que el tubo esté medio lleno, selle el extremo con sellador de tubo capilar.

Inserte el capilar en el módulo de levitación magnética del dispositivo, de modo que solo quede visible un centímetro del tubo. Deje que la muestra permanezca inalterada en el dispositivo durante 10 minutos para que se equilibre. A continuación, comprueba que las celdas de interés estén visibles en la pantalla.

Presione el botón de medición única para guardar la imagen. Registre los resultados del análisis que se muestran automáticamente en la pantalla. Si el dispositivo indica que hay demasiadas o muy pocas células en la pantalla, mueva el capilar ligeramente hacia adentro o hacia afuera del dispositivo y equilibre la muestra durante otros 10 minutos.

Después de guardar la primera imagen, mueva el capilar hacia adentro o hacia afuera unos 0,5 centímetros. Permita que la muestra se equilibre y, a continuación, adquiera otra imagen para su análisis. Adquiera datos de al menos cinco imágenes de diferentes ubicaciones de la muestra para evitar errores.

Guarde las imágenes en el dispositivo o en una unidad USB. Una vez terminado, retire la muestra del dispositivo y deséchela adecuadamente. Primero, coloque un teléfono inteligente en el dispositivo de levitación magnética.

Asegúrese de que la cámara del teléfono inteligente esté alineada con el módulo de levitación magnética. Asegure el teléfono inteligente en posición vertical sobre un soporte sobre una superficie nivelada. Inserte el capilar en el módulo de levitación y conecte el tubo de la microbomba a cada extremo.

Coloque el vial de muestra en el soporte de muestras. Luego, inicie la aplicación para teléfonos inteligentes. Encienda la microbomba y configure los parámetros de caudal y brillo del LED en la primera pantalla.

Una vez que la muestra fluya sin problemas, deslice el dedo hacia la izquierda para ingresar al modo de captura de imagen. Adquiere al menos cinco videos diferentes. A continuación, en la sección de análisis de la aplicación, seleccione análisis asistido por flujo y abra cada archivo que se va a analizar.

Cuando se someten a levitación magnética, las células sanguíneas de pacientes sin enfermedad de células falciformes están confinadas a un ancho predecible. Las células de los pacientes con enfermedad de células falciformes se distribuyen en una región más amplia con tendencia descendente. Esto se refleja en el análisis de los anchos de confinamiento.

Las células de control sanas aparecen en una banda estrecha, mientras que las células falciformes aparecen en una banda más ancha con mucha más variación en el ancho general. Los tipos de células individuales con rangos de densidad discretos también se pueden diferenciar mediante este método, con la mejor separación lograda a bajas concentraciones de gadolinio. Aquí, se determinó la altura de levitación de los glóbulos blancos a partir de una muestra de los cuales los glóbulos rojos habían sido lisados antes del análisis.

Esta altura de levitación conocida se utilizó para el recuento de glóbulos blancos. Para calcular el número de glóbulos blancos por microlitro de una muestra diluida de uno a 1000, el número de células observadas en la imagen se multiplica por 2000. Una vez dominada, esta técnica se puede hacer en solo 10 minutos si se realiza correctamente.

Siguiendo este procedimiento, otros investigadores pueden utilizar este enfoque para desarrollar pruebas de diagnóstico médico para una variedad de afecciones médicas.