Il y a près d'un demi-siècle, les scientifiques ont remarqué que les petites particules circulant dans un long tube peuvent rester à une position spécifique le long de la section transversale d'un tube. C'est ce qu'on appelle la focalisation inertielle. Plus tard, avec le développement de la technologie microfluidique au cours des dernières décennies, focalisation inertielle, un type de technologie de manipulation microfluidique passive, est apparue comme l'une des techniques de manipulation cellulaire les plus puissantes et les plus précises, avec un immense potentiel commercial dans les industries de la bio-ingénierie et de la pharmacie.

L'équipe de recherche du professeur assistant Dr. Ye Ai de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) a récemment développé un dispositif microfluidique de focalisation et de tri de cellules inertielles de la taille d'une carte de crédit avec un canal mesurant 125 m de large (environ la moitié de l'épaisseur d'un seul ongle), offrant la possibilité d'isoler des cellules rares à partir d'échantillons cliniques complexes.

Actuellement, le cancer est l'une des principales causes de décès chez l'homme. L'une des difficultés majeures pour parvenir à une guérison radicale du cancer est la métastase maligne, ce qui provoque directement des obstacles écrasants dans la gestion thérapeutique et le diagnostic précoce. La capacité d'isoler les cellules tumorales circulantes rares (CTC), les graines des métastases cancéreuses, permet une approche beaucoup moins invasive pour le diagnostic et le pronostic du cancer. De nouvelles technologies microfluidiques pour un haut débit, le tri cellulaire de haute précision d'échantillons biologiques complexes est souhaitable pour relever le défi de l'isolement de cellules rares.

Dans cette recherche, L'équipe du Dr Ai a présenté un nouveau dispositif de focalisation et de tri inertiel avec une série de structures de canaux inversés ondulés constituées de sections semi-circulaires qui génèrent un écoulement hydrodynamique périodiquement inversé perpendiculairement à la direction principale de l'écoulement. L'équilibre entre deux types de forces hydrodynamiques a entraîné un mouvement latéral des particules dépendant de la taille à travers le canal, qui a finalement obtenu une séparation basée sur la taille des cellules cibles des cellules non cibles. Le chercheur principal, Le Dr Ai de SUTD a déclaré :« Par rapport aux méthodes actives, la focalisation inertielle passive avec utilisation des forces hydrodynamiques présente les mérites d'un montage simplifié, haut débit et faible consommation d'énergie. De plus, le réseau linéaire de ces unités de canaux ondulés répétés facilite également la parallélisation horizontale (2-D) et verticale (3-D) facile de plusieurs canaux, qui offre un grand potentiel pour le tri cellulaire à haut débit dans des applications biomédicales pratiques. » L'équipe a appliqué la technologie de tri développée pour l'isolement à haut débit de cellules cancéreuses à partir d'échantillons de sang total.