Abstract
Spørsmålet om enkeltcellekontroll har nylig vakte enorm interesse. Men på tross av den for tiden oppnåelige intracellulære nivå fysiologisk sentret gjennom bio-fotonikk, nano-probe-baserte, og enkelte andre teknikker, spørsmålet om å indusere selektiv, enkelt-celle-presisjon apoptose, uten at det påvirker nabocellene forblir i det vesentlige åpne. Her løser vi dette problemet og rapportere om den effektive encellede presisjon kreftcelle behandling ved hjelp av den reaktive kjemien i lokaliserte corona-typen plasma utflod rundt en nål-lignende elektrode med spot størrelse ~ 1 mikrometer. Når elektroden er plassert med mikrometer presisjon mot en valgt celle, induserer en fokusert og svært lokaliserte mikro plasma utslipp apoptose i bare de valgte individuelle HepG2 og HeLa kreftceller, uten å påvirke noen omkringliggende cellene, selv i små cellegrupper. Dette bekreftes av sanntids overvåking av de morfologiske og strukturelle endringer på celle og cellekjernen nivåer etter plasmaeksponeringen
Citation. Tan X, Zhao S, Lei Q, Lu X, Han G, Ostrikov K (2014) Single-Cell-Precision Mikro-indusert kreft celle apoptose. PLoS ONE 9 (6): e101299. doi: 10,1371 /journal.pone.0101299
Redaktør: Mohammed Yousfi, Universitetet Paul Sabatier, Frankrike
mottatt: 10 desember 2013; Godkjent: 05.06.2014; Publisert: 27 juni 2014
Copyright: © 2014 Tan et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. XL erkjenner støtte fra Science Foundation National of China (Grant No. 51077063, 51277087). KO erkjenner støtte fra ARC og CSIRO OCE Science Leadership Scheme. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
evnen til å isolere, manipulere, begrense, forhøre og kontroll levende celler med den encellede presisjon er raskt blitt en sak av største betydning på grunn av den nylig oppdagede generelle fenomen av celle-til-celle variasjon i sin respons på ytre stimuli [1] – [3]. Apoptose er en av de viktigste og mest utbredt studert cellulære responser på grunn av dens relevans for dannelse og drift av vev og organismer på alle stadier av livet, opprinnelse og utvikling av sykdommer, så vel som reaksjoner av celler til kjemiske behandlinger [4].
Gitt et meget stort antall av fysiologiske, biokjemiske, elektrokjemiske og andre faktorer som påvirker cellulære responser, et stort antall fremgangsmåter utøves [5] – [12]. Disse encellede nivå tilnærminger inkluderer microelectrochemistry [5], endoskopi og avhør basert på endimensjonale nanostrukturer [6], [10], aktiv og adressermikro /microelectrode arrays [7], [9], celle manipulasjon, mønster, agitasjon, og stimulering for tilpasset, høy presisjon tissue engineering [8], [11], [12], og flere andre. Til tross for den for tiden oppnåelige intracellulære nivå fysiologisk sentret gjennom bio-fotonikk og nano-probe-baserte teknikker, spørsmålet om å indusere selektiv, enkelt-celle-apoptose presisjon, uten at det påvirker nabocellene forblir hovedsakelig åpen.
Nylig har atmosfærisk trykk gass plasmaer dukket opp som effektive verktøy for å indusere ulike fysiologiske responser i levende celler og vev, inkludert høy apoptotisk selektivitet mellom ondartet kreft og vev celler normale [13] – [15]. Reduksjon av plasma behandling spot størrelser å mikrometer dimensjoner har nylig slått anvendelser av plasma jet og corona-typen utslipp-indusert reaktiv kjemi i enkeltcellenivå behandling og svært lokaliserte nanopartikkel syntese [16] -. [20]
selv om punktstørrelser på plasmastrålene kan være så liten som 15 um [17], som er sammenlignbar eller til og med mindre enn vanlige cellestørrelser, selektiv kontroll med enkelt-celle presisjon er ikke vist. Faktisk nylige fremskritt i den enkelt-celle-nivå behandling har gjort det mulig samtidig å utsette et ganske stort antall isolerte enkle celler til plasmastråle opprettholdes i en heliumstrøm gjennom en tynn optisk fiber [16], [17]. Denne eksponeringen frembringer en cocktail av forholdsvis lang-levende kjemisk-aktivert (for eksempel reaktive oksygen /nitrogenforbindelser, ROS /RNS) arter som samhandler med celler [13].
men i fravær av nøyaktig micromanipulation og posisjonering av plasmastråle flekk, plasmagenererte elektroner og ROS /RNS art er fordelt tilfeldig i volumet av cellekulturmediet og påvirke i det minste flere celler som kommer i kontakt med plasmagenererte arter. Denne konklusjonen er i overensstemmelse med resultatene for statistisk analyse av celle-responser som tyder på at et stort antall celler (en signifikant fraksjon av en typisk rekke ~3 x 10
4 celler /brønn) kan bli påvirket, selv etter en kort ( f.eks -10 s) plasmaeksponering og utvikle apoptotiske svar innen 24 timer etter behandlingen [16], [17]. Videre kan han rettet gasstrøm og rask som forplanter seg plasma kuler i plasmastråle forstyrre kulturmediet, beveger cellene, eller til og med føre til at deres dehydrering. Dette er grunnen til at spørsmålet om plasma-aktivert cellekontroll med den encellede presisjon forblir i hovedsak åpent.
Her er vi løse dette problemet og rapportere om den effektive encellede presisjon kreftcelle behandling ved hjelp av den lokaliserte corona -type plasmautladning rundt en nål-liknende elektrode med punktstørrelsen ~ 1 um. Når elektroden er plassert i en viss avstand mot en utvalgt celle, induserer en fokusert og høyt lokaliserte plasmautladning apoptose i bare de utvalgte individuelle HepG2 og HeLa kreftceller, uten å påvirke noen omgivende celler, som består av små klynger av celler. Dette bekreftes av sanntids overvåking av de morfologiske og strukturelle endringer på cellenivå og cellekjernen nivåer etter plasmaeksponeringen. Dessuten er plasma utslipp drives av et 12 V batteri og genereres uten ekstern gasstrømmen eller strømforsyningen.
Materialer og metoder
Micro-plasma behandling
En elektrofysiologiske mikro- manipulator (CFT-8000D, Jiangsu, Ruiqi Co., Ltd) blir brukt til å styre elektrodespissposisjonen med den nøyaktighet på noen få titalls nanometer (slik som vist i figur 1), som gjør det mulig å agitere valgt potensielt områder (f.eks spesifikke reseptorer eller organeller) på celleoverflaten. Utgangen fra strømforsyningen er koblet til elektroden gjennom en ballastmotstand R over 10 Megohm brukes for å begrense utladningsstrømmen. Dette Mikro er drevet av en skreddersydd strømforsyningen drevet av 12 volts batteri i stedet for en ekstern generator eller nettstrøm. Hele vekten av Mikro enheten, inkludert strømforsyningen, er mindre enn 200 g. Utgangssignalet fra vekselstrøm booster kan nå 5 kV med en frekvens på 25 kHz. Mikro-manipulerbare wolfram blir anvendt som en elektrode. Radien spissen av wolframelektrode er mindre enn 0,5 um med en avsmalning av 13 ° koniske vinkel. Diameteren av wolfram sondespissen er mindre enn konvensjonelle celler (titalls mikrometer). Gasstemperaturen av den Mikro er nær romtemperatur, noe som antyder at den cellulære responsen er ikke på grunn av termisk sjokk. En enkelt celle tilhenger ble valgt og behandlet av Mikro. Plasmaeksponeringen varte bare ~10-15 s og effekten av behandlingen ble undersøkt umiddelbart eller etter flere timer etterpå.
Cell kultur
Menneskelig hepatoma kreftcellelinje (HepG2) , human livmorhalskreft cellelinje (HeLa) og normal levercellelinje (L-02) ble kjøpt fra Kina Senter for Type Culture Collection (CCTCC, Wuhan, Kina). Cellene ble dyrket i høy-glukose Dulbeccos modifiserte Eagles medium (DMEM, Hyclone, Logan, UT) supplert med 10% (volum /volum) varme-inaktivert føtalt bovint serum (FBS, Hyclone) i en inkubator inneholdende en fuktig atmosfære med 5 % CO
2 ved 37 ° C. Etter å oppnå konfluens, ble cellene løsnet med 0,25% trypsin (Hyclone), sådd ut på 35 mm cellekulturskål (Corning, New York, USA) med en tetthet på 2 x 10
4-celler og inkubert over natten for å tillate cellefesting .
real-time overvåkning av morfologiske endringer
for å vurdere apoptotiske effekten av Mikro eksponering på det behandlede enkelt celle, ble sanntids morfologiske observasjoner utført med en omvendt fase kontrast lys mikroskop ( XD-202, Nanjing Jiangnan Novel Optics Co., Ltd). Sanntids observasjoner av celle morfologi endringer ble gjennomført og fotografert. De omkringliggende celler ble brukt som kontroller.
Sanntids fluorescens avbildning av cellemembranen forandrer
Mikro-behandlede celler ble farget med Annexin V-FITC følge produsentens instruksjoner (Beyotime, Jiangsu, Kina). I korthet, ble kulturmediet fjernet og vasket en gang med PBS. Deretter 500 ul bindingsbuffer med 5 ul Annexin V-FITC ble tilsatt til cellene, og dyrket ved romtemperatur i 10 min i mørket. Uten å være vasket med en hvilken som helst væske etter reaksjon med fluorokrom, ble en enkelt celle valgt og behandlet med den Mikro (15 s). En tilstrekkelig mengde av Annexin V-FITC ble etterlatt i mediet for å tillate binding med translokert PS under den pågående prosess apoptose og sanntids avbildning prosess ble utført under mørke forhold på et fluorescens mikroskop (Olympus TH4-200, Olympus Optical Co Ltd, Tokyo, Japan) umiddelbart etter Mikro behandling. I vår studie var hvite og fluorescens bilder tatt rett etter Annexin V-FITC merking prosedyre for å registrere startbetingelsene og celle steder. Den apoptose utbruddet kan bli overvåket når fluorescens intensitet overskredet deteksjonsgrensen.
Sanntids fluorescens avbildning av kjernen endrer
For å analysere de morfologiske tegn på apoptotiske kjerner, Hoechst 33342 farging ble utført. Kort sagt ble levende HepG2 og HeLa-celler inkubert med Hoechst 33342 (Beyotime, Jiangsu, Kina) ved romtemperatur i 30 min. Etter å ha blitt vasket 3 ganger med kulturmediet, ble en enkelt Hoechst 33342-farget celle utvalgt og direkte behandles med Mikro. Real-time overvåkning av nucleus endringer ble utført ved hjelp av et Nikon fluorescens mikroskop.
Diskusjon
Single-celle-presisjon plasma behandling
Figur 2
Resultater og viser encellede -precision Mikro behandling av en HepG2 celle. Som vist i figur 2 (a), plasmaskyen som genereres rundt drevet microelectrode med spissen diameter på ~ 1 um er meget liten (ca. 2 pm), og er således egnet for nøyaktig behandling av enkeltceller med tilsvarende eller større størrelser. Når elektrodespissen nærmer cellen, tjener cellemembranen som en flytende motelektrode, mens plasmaet bringes i direkte kontakt med dens overflate, som vist i figur 2 (b).
utladnings spenning og strøm ble målt ved hjelp av en P6015 Tektronix HV probe og en TCP202 Tektronix strømsonden, respektivt. De blir registrert av en Tektronix DPO7104 wideband digitalt oscilloskop og vist i figur 3. Fra figur 3 kan man tydelig se at utslippet faktisk med regelmessige mellomrom med en pulsrepetisjonsfrekvens på omtrent 25 kHz. Utslippet nåværende bølgeform viser at utslippet skjer bare én gang i en spenningsperiode spenningen stige fasen. Utladningsstrømmen har en full bredde ved halvt maksimum på omtrent 270 ns og en toppverdi på omtrent 1 mA. Den gjennomsnittlige effekt levert til plasma er omtrent 4 mW. Gassen temperaturen på Mikro er nær romtemperatur, og plasma kan brukes direkte for menneskelig hud eller indre organ behandlinger, uten noen uønskede termiske eller elektrisk sjokk effekter.
Cell-nivå morfologisk endringer
for å studere effekten av mikroplasmaer på det behandlede enkelt HepG2 celle, har morfologiske endringer studert. Disse endringene omfatter celle sammentrekning, membran blebbing, kromatin kondens, DNA fragmentering, etc. og er tegn på apoptose [21]. Som vist i figur 4, før den Mikro eksponering, alle cellene var friske og spindel-formet med klare konturer. Umiddelbart etter kontakt med Mikro, begynte den berørte enkelt celle krymper og gradvis endret sin normale form til en mer kollapset rund form som er ganske vanlig å apoptotiske legemer.
En enkelt tilhenger HepG2 cellen ble valgt og behandlet av den Mikro for 15 (øverst til venstre). Cellene merket med blå hele linjen er ubehandlede kontrollceller (nederst til høyre).
Man kan se at membran blebs vises etter 20 min etter de 15 s av plasma behandling. En cellemembran deformasjon er også tydelig. På den annen side, de ikke-behandlede kontrollceller var upåvirket og friske under hele inkubasjonsperioden. Disse karakteristiske morfologiske endringer er de enkleste indikatorer på celledød progresjon, men er ikke tilstrekkelig til å definere den apoptotiske arten av responsen. Dette er grunnen til cellemembran og nucleus-spesifikke fluorescerende fargetester ble utført.
endrer Membran-nivå
For å validere effekten av Mikro, sanntids bildebehandling bruker grønn fluorescerende etikett Annexin V-FITC ble utført for å visualisere de HepG2-cellemembran forandringer (figur 5). Annexin-V har en sterk affinitet for fosfatidylserin (PS), som er en fosfolipid membran som normalt bare uttrykkes på den indre overflaten av cellemembranen. Som det apoptose reaksjon skrider frem, blir PS hurtig translokert til den ytre membranoverflaten hvor det er tilgjengelig for Annexin V-binding. PS translokasjon i membranen forut for enhver forandring i cellekjernen og er ansett som en av de tidligste kjennetegnene til cellulær apoptose [22], [23]. Dermed gjennom binding til Annexin V, apoptotiske og ikke-apoptotiske celler lett kan skilles visuelt fra fluorescens.
Mobil merking er den samme som i figur 4.
I kontrollprøvene, vi kunne ikke observere noen binding av Annexin V-FITC i HepG2 celler før Mikro behandling. Binding av Annexin V-FITC til plasma-behandlede celle ble påvisbar 5 minutter etter behandlingen og gradvis økes deretter. Men for de ikke-behandlede celler, ble ingen fluorescens oppdaget enda seks timer senere. Det er bemerkelsesverdig at membranen blebbing ble observert 10 minutter etter slutten av den plasmaeksponering. Cellen ble lysere og større med et klart fluorescerende grense ved nærmere inkubasjon. Membran blebbing er en annen morfologisk endring typisk for apoptose, og dermed denne observasjonen bekrefter forekomsten av apoptose bare i Mikrobehandlede celle [24].
endrer Nucleus-nivå
Nucleus endringer, som skjedde forholdsvis sent i prosessen av apoptose, ble fotografert med DNA-farving med Hoechst 33342 fargestoff. I likhet med den membranfarging ble hvite og fluorescens bilder tatt umiddelbart etter at Hoechst 33342 merking for å registrere de innledende forhold og celleposisjoner (første to bildene i figur 6). Cellen i øverste venstre hjørne ble behandlet av plasma i 15 s mens celle lavt i høyre hjørne var kontrollcellen. I begynnelsen ble begge behandlet og un-behandlede celler farget blå med samme lysstyrke. Siden nucleus endringer forekommer forholdsvis sent i prosessen av apoptose, kan ingen tydelig forskjell sees selv ved 20 min etter Mikro behandling. Imidlertid, 30 min etter plasmaeksponering, kjerne av den behandlede enkelt celle ble lysere sammenlignet med den ikke-behandlede celle.
Cellen merkingen er den samme som i figur 4.
den observerte forskjellen i fluorescens-intensiteten kan skyldes, på den ene siden, dysfunksjon av P-glykoprotein, et membran transportør som kan ekstrahere Hoechst 33342 i cellen. Imidlertid P-glykoprotein pumpefunksjon er vanligvis svekket og kan ikke effektivt transportere Hoechst 33342 ut av den apoptotiske cellen. Dette fører til opphopning og følgelig sterkere utslipp av Hoechst 33342 fra den apoptotiske cellen [25], [26]. På den annen side, begynte kjernen for å kondensere og forårsake forholdsvis sterkere fluorescens. 6 timer senere, cellekjernen kondensasjonen var tydelig sees i det behandlede enkelt celle. Deretter kjernemembranen var tydelig avbrutt, fulgt av diffunderte DNA-fragmenter. På landet, ikke-behandlede celler beholdt en normal kjernefysisk morfologi.
Mulig effekter av reaktive arter
For å karakterisere kjemisk aktive arter i Mikro, optiske utslipp spektroskopi (OES) brukes som tillater analyse av stråling fra atomer, ioner, molekyler, og radikaler. Derfor, en halv meter spektrometer (Princeton Instruments Acton SpectraHub 2500i, spektral oppløsning: 2 nm, rist: 1200 g mm
-1, slit bredde: 150 um) brukes til å måle den optiske utslipp av Mikro skyen. Figur 7 viser den optiske emisjonsspektra (OES) av Mikro plume i 250-800 nm spektralområdet. Som det kan ses, er den optiske emisjonsspektra som domineres av de eksiterte nitrogen- og oksygenforbindelser.
ROS spiller en avgjørende rolle i kreft celledød, og kan indusere apoptose ved å påvirke DNA, så vel som lipider og proteiner som er involvert i intracellulære signalkaskader [27]. Overdreven produksjon av ROS kan enten direkte skade cellestruktur for å forårsake celle nekrose eller indirekte påvirke normale cellulære signalveier og genregulering for å indusere apoptose [28]. De reaktive nitrogenforbindelser, kan også påvirke celle-inaktiveringsprosessen [13]. Spesielt kan ingen radikaler forårsake apoptose, nekrose eller alternativt beskytte cellene mot død, avhengig av celletype, radikal-konsentrasjon, samt varighet og bestemte områder av eksponeringen [29]. Numeriske simuleringer av de aktive stoffene som genereres i tip-vedvarende corona-typen plasma utslipp [30] og deres forlengelse mot biologisk relevant medier er derfor svært hjemlet i nær fremtid.
Plasma kontra elektriske feltet effekter
mikro-tips i våre eksperimenter også generere betydelige tidsvariable elektriske felt i sin nærhet. Som rapportert tidligere [31], pulserende elektrisk felt kan også føre til celledød, for eksempel ved elektrisk puls-indusert elektroporering av cellemembranen. I umiddelbar nærhet av den mikro-spiss som brukes i våre eksperimenter, kan størrelsen av det elektriske felt nå flere titalls til og med flere hundre kilovolt pr cm. Men det elektriske felt meget hurtig avtar med avstand fra spissen. I våre forsøk elektrodespissen er typisk posisjonert ca. 150 um bort fra celleoverflaten. Derfor cellemembranene opplevd mye svakere elektriske felt enn nær spissen overflate, med estimert størrelsen på ca 1-2 størrelsesordener lavere. Dette er grunnen til at sannsynligheten for at bare elektrisk felt-indusert celledød er lavere i våre eksperimenter sammenlignet med de elektriske felt effekter rapportert tidligere [31].
For å demonstrere den primære betydningen av de reaktive bestanddeler som genereres av Mikro utlade sammenlignet med de elektriske feltmessige effekter, har vi foretatt et sett av kontrolleksperimenter hvor mikrotip ble belagt med et meget tynt lag av parafinvoks som hindrer plasmagenerering, men ikke meget betydelig grad forstyrrer størrelsen av det elektriske felt (i minst det forblir av samme størrelsesorden som for den plasmagenererende ubelagt mikrotip). De ubelagte og parafinvoksbelagt microtips som ble brukt i disse studiene er vist i figur 8.
Viktigere cellene behandlet med voks-belagte mikrotip ikke opplever apoptose, noe som kan tolkes som de observerte apoptotiske respons av cellene er faktisk mer relatert til plasmagenererte arter i stedet for bare de elektriske felteffekter. Nærmere bestemt, for å belyse virkningene av plasmaeksponering i forhold til de elektriske feltmessige effekter, behandlet vi fire HepG2 celler ved hjelp av både uberørte og voksbelagt microtips er vist i figurene 8 (a) og (b), respektivt.
Morfologiske studier av cellene utsatt for den plasmaeksponering har blitt utført. Som vist i figur 9, før den Mikro eksponering, alle HepG2 celler var friske og spindel-formet med klare konturer. Fire celler ble valgt tilfeldig og behandlet med en uberørt mikrotip (vist i figur 8 (a)) i 15 sek. Membran blebs først på ca 10 minutter etter at eksponeringen og deres membran deformasjon er også tydelig sees med det forlengede inkubasjonstid. På den annen side, ikke-behandlede celler ble upåvirket og friske under hele inkubasjonsperioder.
Nøyaktig den samme behandling av de fire tilfeldig valgte HepG2-celler ved bruk av voksbelagt mikrotip vist i figur 8 ( b) viste fullstendig forskjellige resultater. I figur 10, kan man tydelig se at de fire cellene ikke påvirkes vesentlig.
Disse observasjonene støtter helt klart vår konklusjon at effekten observert i våre Mikro eksperimenter er mer nært knyttet til den reaktive arter generasjon i plasma. Disse effektene kan også være ganske forskjellig fra vanlig kjente elektriske felt effekter som electroporation.
Normale celler påvirkes ikke av plasma behandling
Vi har også vurdert effekten av Mikro eksponering på en normal levercellelinje (L-02) med de samme Mikro og behandlingsparametre. Som vist i figur 11, ble det av plasmabehandling av de fire tilfeldig utvalgte L-02 celler som ikke fører til noen signifikante effekter, selv etter 2 timers observasjon. Dette resultatet åpner en mulighet for de detaljerte parametrisk og prosessoptimalisering studier, som vil være gjenstand for vårt videre arbeid og muligens arbeidet til andre forskere.
Effekter av plasma på andre kreftceller
en annen kreftcellelinje (HeLa) ble anvendt for å klargjøre virkningen av den Mikro eksponering. På figurene 12-14, de behandlede celler og ubehandlede celler tett kontakt for å danne små kompakte cellegrupper. Viktigere, bare plasma-behandlede celler ble drept, mens nabocellene ikke ble påvirket i betydelig grad. Dette kan sees tydelig fra 2 timer lange undersøkelse av morfologiske endringer som er vist i figur 12.
Den blå fluorescens fra plasma-behandlede celler er mye sterkere enn fra ubehandlede celler.
resultatene fra Annexin V-FITC (figur 13) og Hoechst 33342 (figur 14) farging ytterligere bekreftet disse resultatene. Bare de Mikrobehandlet HeLa-celler viste kjerne kondens og PS trans med Hoechst 33342 akkumulering og Annexin V flekker, som er indikatorer på celle apoptose. Derfor kan vi konkludere med at Mikro eksponeringen er faktisk nok til å indusere apoptose selektivt, uten at det påvirker nabocellene.
Begrensninger av encellede presisjon studier
Disse studiene var begrenset til enkle indikatorer på celle apoptose, uten sikte på å studere cellesyklusen eller intracellulære mekanismer i forhold til de senere publikasjoner [32], [33]. Den viktigste grunnen er på grunn av begrensninger i flowcytometri, Western blot, og q-PCR-teknikker for å bestemme apoptotiske svar fra enkeltceller. Som det kan sees i figurene 9-14 ovenfor, er den korte Mikro eksponeringen er tilstrekkelig til å indusere apoptose bare i de behandlede kreftceller, mens nabocellene ikke blir påvirket. Imidlertid er flowcytometri og Western-blot-fremgangsmåter krever vanligvis minst 10
4 celler, og metoder blir ofte brukt til å studere endringene på en forholdsvis stor cellepopulasjon. Enkelt-celle-celle apoptose presisjon vil kanskje ikke vise endringer detekterbare ved flowcytometri og Western blot metoder. Dette er grunnen til at vi brukte enkel Annexin V og Hoechst 33342-farging som indikatorer på celle apoptose, og fant at Mikro som brukes i dette arbeidet faktisk fører til apoptose med en enkelt-celle presisjon.
Potensielle anvendelser
resultatet av vårt arbeid er viktig for flere fremtidige biomedisinske applikasjoner. For eksempel, med bruk av tidlig stadium deteksjon av et lite antall av kreftceller, kan det være mulig å selektivt behandle ondartede celler, samtidig som de normale celler intakt. Det gjenstår i dag svært utfordrende å identifisere meget små klynger av kreftceller under et visst minimumsantall av celler. Når de aktuelle entydige tidlig deteksjonsteknikker blir tilgjengelige, kan Mikrobasert tilnærming til dette verket potensielt gjøre en betydelig innvirkning på kreft behandlinger.
Andre muligheter inkluderer agitasjon av utvalgte områder på celleoverflater for å indusere spesifikk cellulær effekter slik målrettet omprogrammering av stamceller (muligens inkludert kreft stamceller) for å oppnå de ønskede potens og skjebne valg resultater, så vel som intracellulære sondering og agitasjon av de valgte organeller. I disse tilfellene effekten av tidsvarierende elektriske felt må også være entydig inkludert og tolkes.
Konklusjon
I sammendraget, har vi vist at enkelte HepG2 og HeLa kreftceller kan være effektivt inaktivert via den encellede presisjon, Mikro-indusert apoptotisk respons, mens vanlige L-02 leverceller forblir upåvirket av samme plasmaeksponering. Den Mikro kan være begrenset til den lille (~ 1 mikrometer) volum rundt spissen av en nål som kan plasseres i noen bestemt område ved hjelp av en micromanipulator. Kraften levert til cellen er meget liten (noen få mW) ennå er tilstrekkelig til å indusere apoptose selektivt, uten at det påvirker naboceller, selv i små klynger av tett kontakt celler. Plasma kilden er batteridrevet og ikke er avhengig av noen ytre kraft eller gass, som kan være spesielt nyttig i situasjoner der ekstern strømforsyning ikke er tilgjengelig eller enhet portabilitet er et problem.
Dette forhånd er generisk og gjelder for ulike typer kreftceller. Det kan føre til at neste generasjons encellede presisjon microsurgeries. Trinn endringer er også mulig i evnen til adresser mikromatriser mot momentane inaktivering av de som-detekterte ondartede celler, hvor nålene i matriser kan anvendes som både de elektrofysiologiske prober og elektrodene for plasmagenerering.
