En collaboration avec l'ETH Zurich, notre équipe d'IBM Research – Zurich a publié un article sur l'interaction des flux liquides avec les cellules biologiques. Notre travail a fait la couverture du numéro du 23 mai de Avis sur les produits chimiques , une revue scientifique à comité de lecture très citée publiée par l'American Chemical Society.

L'article souligne l'importance de l'hydrodynamique dans l'étude des cultures cellulaires adhérentes et en suspension et met l'accent sur l'utilisation de forces physiques clés pour influencer et manipuler les cellules dans les systèmes microfluidiques.

Un tel article peut être une ressource précieuse pour les chercheurs en sciences de la vie, en ce qu'il fournit les informations et les outils nécessaires pour comprendre et appliquer les effets et phénomènes hydrodynamiques dans le cadre d'études cellulaires. Il peut également être pertinent pour les chercheurs entrant dans ce domaine interdisciplinaire.

Le rôle des phénomènes hydrodynamiques

De façon intéressante, les phénomènes hydrodynamiques sont critiques dans presque toutes les fonctions physiologiques et les organismes vivants. Un exemple frappant est le système cardiovasculaire, dans lequel le cœur - une pompe mécanique - maintient le flux sanguin à travers un réseau complexe de vaisseaux sanguins. De tels phénomènes hydrodynamiques sont omniprésents dans les organismes vivants et peuvent être utilisés pour manipuler des cellules ou émuler des microenvironnements physiologiques vécus in vivo. Les effets hydrodynamiques influencent de multiples propriétés et processus cellulaires, notamment la morphologie cellulaire, processus intracellulaires, cascades de signalisation cellule-cellule et cinétique de réaction, et jouent un rôle important au niveau de la cellule unique, niveau multicellulaire et organique.

Tirer parti des effets hydrodynamiques

Dans cet article, nous décrivons et formulons la physique sous-jacente des phénomènes hydrodynamiques affectant les cellules adhérentes et en suspension. Nous illustrons également l'utilisation de microdispositifs qui peuvent tirer parti de l'hydrodynamique et montrons comment des effets hydrodynamiques sélectionnés peuvent être exploités pour contrôler les contraintes mécaniques, transport d'analytes, ainsi que la température locale dans les microenvironnements cellulaires.

Avec une meilleure compréhension de la mécanique des fluides à l'échelle du micromètre de longueur et compte tenu de l'avancement des technologies microfluidiques, une nouvelle génération d'outils expérimentaux est en train d'émerger. De tels outils permettent de contrôler les microenvironnements cellulaires et émulent les conditions physiologiques avec une précision exquise. Il est donc opportun d'évaluer les concepts sous-jacents au contrôle hydrodynamique des microenvironnements cellulaires et leurs applications pour avoir des perspectives sur l'avenir de tels outils dans des modèles de culture cellulaire in vitro.

Vers une médecine personnalisée

Nous pensons qu'acquérir une connaissance plus approfondie de la mécanique des fluides et faire progresser les technologies et les systèmes microfluidiques aura un impact significatif sur divers domaines tels que la biologie cellulaire, développement de médicaments et diagnostics médicaux. La culture cellulaire in vitro et les modèles d'organes sur puce deviennent de plus en plus essentiels dans le criblage de médicaments et la médecine personnalisée.