Goccioline uniformi in un sistema microfluidico progettato per la bioconservazione

Durante il congelamento oltre al danno fisico alla membrana la cristallizzazione può causare danni fatali alle cellule spingendo le molecole mobili e confinandoli in piccoli frammenti di volume cellulare causando una drastica diminuzione della concentrazione ionica locale che alla fine porta all'avvelenamento degli organelli cellulari. La vetrificazione delle molecole intracellulari può superare i problemi di crioconservazione causati dalla cristallizzazione. Per ottenere la vetrificazione è necessario applicare alle cellule un tasso di rimozione del calore estremamente elevato dell'ordine di 10^6 C/s attualmente impossibile da ottenere per i materiali biologici. In questa ricerca abbiamo studiato un nuovo metodo tramite dispositivi microfluidici proposto dal Dr. Mehmet Toner per la preconcentrazione delle cellule con CPA sottoponendo le cellule a stress meccanici e osmotici molto inferiori rispetto ai metodi tradizionali. Il nuovo metodo si basa sull'intrappolamento delle cellule in goccioline acquose e sul controllo della concentrazione di CPA nella gocciolina regolando la temperatura del sistema. Effettuando calcoli di analisi agli elementi finiti del sistema microfluidico abbiamo scoperto che è possibile preconcentrare le cellule di mammiferi con CPA 10 volte la concentrazione iniziale di CPA in meno di 3 minuti con il nuovo metodo basato su BioMEMS.