Технологии капельной микрофлюидики для генетических исследований и регенеративной медицины

Миниатюризация и перевод биохимических реакций из стандартных пробирок и многолуночных планшетов в стеклянные или пластиковые микрофлюидные чипы приводит нас к концепции «Лаборатория-на-чипе», которая предлагает значительное увеличение чувствительности и снижение времени анализов, уменьшение расхода реагентов и многие другие преимущества. Технологии капельной микрофлюидики предлагают проводить все реакции не в пробирках, а в микрокаплях эмульсии «вода-в-масле», которая формируется в специальном микрофлюидном устройстве со скоростью до нескольких тысяч штук в секунду. Если в таких каплях проводить полимеразную цепную реакцию (ПЦР), то можно значительно увеличить чувствительность и снизить предел обнаружения ДНК/РНК вирусов или бактерий вплоть до 1 молекулы. Этот метод анализа получил название цифровая капельная ПЦР (цкПЦР) и является крайне востребованным при проведении генетических исследований, поскольку обладает большей чувствительностью, чем ПЦР в реальном времени.

Помимо проведения ПЦР в микрокаплях эмульсии «вода-в-масле» возможно синтезировать микрочастицы из гидрогелевых материалов и превращать их в капсулы для живых клеток. Внутри таких капсул клетки могут развиваться и формировать клеточные сфероиды, постепенно разлагая материал капсулы. И такие клеточные сфероиды в гидрогелевых капсулах являются крайне перспективным материалом для 3D биопечати моделей тканей и органов, которые в перспективе можно будет использовать для трансплантации человеку или для тестирования новых лекарств.

Приняв участие в данном проекте Вы научитесь 

• Изготавливать микрофлюидные устройства из полидиметилсилоксана (ПДМС, PDMS) и проводить эксперименты в них;
• Формировать микрокапли эмульсии «вода-в-масле» и/или «вода-масло-вода», а также упаковывать в них компоненты ПЦР смеси и клетки;
• Проводить капельную ПЦР и анализировать результаты;
• Синтезировать гидрогелевые микрочастицы с живыми модельными клетками;
• Анализировать развитие клеток в гидрогелевых капсулах методом конфокальной микроскопии.