Para peneliti di Caltech telah mengembangkan teknik yang memungkinkan mereka menggerakkan kelompok sel dengan sangat tepat. Ini melibatkan sel yang dimodifikasi secara genetik sehingga mereka mengekspresikan kantung udara protein kecil di bagian dalamnya. Kantung membuat sel sangat rentan terhadap manipulasi menggunakan gelombang ultrasound, dan para peneliti dapat dengan tepat memindahkannya ke bentuk atau pola yang rumit. Teknologi baru bisa sangat berguna untuk menyortir sel untuk terapi sel atau mengatur sel pada konstruksi biomaterial untuk membentuk lapisan jaringan yang kompleks. Teknik ini juga memungkinkan untuk mengontrol pergerakan sel di dalam tubuh menggunakan ultrasonografi eksternal. Kantung juga berarti bahwa sel muncul dengan baik di bawah pencitraan ultrasound, memberi dokter cara untuk melacak posisi mereka di dalam tubuh.
Sel itu kecil dan halus, dan memindahkan, menyortir, atau memisahkannya dengan cara yang terkontrol adalah sebuah tantangan. Namun, membuka keterampilan ini dapat membuka pintu bagi banyak aplikasi dengan potensi biomedis. Para peneliti telah mencoba berbagai pendekatan, seperti pinset optik, yang melibatkan penggunaan berkas cahaya untuk menggerakkan sel individu, tetapi teknik ini rumit dan biasanya hanya berguna untuk memindahkan satu sel pada satu waktu.
Dalam hal memisahkan jenis sel tertentu dari campuran sel, peneliti dapat menggunakan teknik penyortiran berbasis fluoresensi, tetapi ini memiliki beberapa kelemahan, seperti yang dijelaskan oleh Di Wu, salah satu peneliti yang terlibat dalam penelitian tersebut. “Cara umum orang menyortir sel sekarang adalah merekayasanya untuk mengekspresikan protein fluoresen dan kemudian menggunakan penyortir sel yang diaktifkan fluoresen (FACS),” kata Wu. “Itu adalah peralatan senilai $300.000 yang berukuran besar, sering disimpan dalam lemari biosafety, dan tidak menyortir sel dengan sangat cepat.”
Untuk mengembangkan pendekatan yang lebih baik, para peneliti ini beralih ke kantung udara kecil yang ditemukan di beberapa bakteri yang membantu mereka tetap mengapung di air. Kantung-kantung tersebut tidak hanya terlihat kuat di bawah pencitraan ultrasonografi, memungkinkan para peneliti untuk melacak lokasi dan aktivitasnya, tetapi mereka juga membuat sel-sel sangat mudah dipindahkan dan dipisahkan dari sel tanpa kantung udara saat mengalami gelombang ultrasonik.
Pergerakan sel yang dapat dicapai para peneliti sangat mengesankan dalam ketepatannya. Misalnya, mereka dapat memanipulasi sekelompok sel untuk membentuk huruf “R” dalam apa yang mereka gambarkan sebagai “hologram akustik”.
Berikut adalah video Caltech tentang teknologi baru ini:
Belajar di jurnal Science Advances: Aktuator biomolekuler untuk manipulasi sel akustik yang selektif secara genetik
Kilas balik: Pinset Akustik Memanipulasi Sel Hidup untuk Bioprinting 3D; Menyelaraskan Sel Hidup Dalam Jaringan Cetak 3D Menggunakan Ultrasound; Gelombang Suara Menyortir Sel untuk Diagnostik, Terapi Berbasis Sel
Melalui: CalTech