Le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) est une technique d'analyse cellulaire moderne pour la détection quantitative des effets physiologiques, biochimique, immunologique, et les traits de biologie moléculaire des cellules - il peut en outre séparer un sous-ensemble spécifique de populations cellulaires d'échantillons biologiques complexes. Bien que le FACS commercial actuel ait une capacité de tri de cellules assez précise, il souffre encore de certaines limitations inhérentes. D'abord, Le FACS commercial actuel est encombrant et extrêmement coûteux, et ne peuvent généralement être financés que par des installations d'utilisateurs partagées. Seconde, le mécanisme de tri actuel nécessite la génération d'aérosols contenus dans les cellules à travers une petite buse, qui peut induire une contrainte de cisaillement importante, causant des dommages aux cellules. D'où, il y a un grand besoin de développer une approche simple et biocompatible pour trier les cellules biologiques non seulement avec une grande pureté, mais aussi en maintenant une viabilité et une fonctionnalité élevées des cellules.

Dans cette étude, une équipe de recherche de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) dirigée par le professeur agrégé Dr Ye Ai, en collaboration avec le professeur adjoint Chrishan Ramachandra du National Heart Centre Singapore (NHCS), a développé un système de tri cellulaire activé par fluorescence acoustique sans gaine (aFACS) pour la détection et l'isolement de fluorescence au niveau d'une seule cellule. Le dispositif de tri microfluidique utilise la focalisation élasto-inertielle des particules pour aligner les cellules dans un seul fichier afin d'améliorer la précision et l'efficacité du tri sans dilution de l'échantillon. Le dispositif de tri développé peut focaliser efficacement des particules de 1 µm, ce qui représente la taille minimale générale pour la majorité des applications de tri cellulaire. Lors de l'interrogation de fluorescence au niveau de la cellule unique, les cellules individuelles sont déviées vers la sortie cible par un champ acoustique hautement focalisé de 50 µm de large. L'utilisation d'une force acoustique douce dans l'aFACS développé fournit une solution de tri plus biocompatible pour aider les chercheurs à isoler leurs cellules cibles, tout en maintenant une haute viabilité cellulaire.

Le chercheur principal clinique, le Dr Chrishan, a déclaré :« Les cardiomyocytes humains (CM) dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) ont montré un potentiel énorme pour comprendre les mécanismes de diverses maladies cardiaques. Étant donné que ces iPSC-CM sont générés sur une base individuelle, ils comprennent la constitution génétique de cet individu particulier et avec lui, toute prédisposition à une maladie cardiaque. Ces iPSC-CM pourraient donc être utilisés pour modéliser des maladies cardiaques inhérentes dans une boîte de Pétri et servir également de plate-forme de criblage de médicaments pour identifier de nouveaux, thérapies spécifiques au patient. Cependant, la capacité de purifier ces iPSC-CM est une limitation majeure dans le domaine. Les techniques existantes utilisées pour la purification entraînent une mort cellulaire substantielle. Disposer d'une technologie capable de purifier les iPSC-CM, tout en maintenant leur viabilité est très avantageux pour le domaine de la recherche cardiaque."

Le chercheur principal technique, le Dr Ai, a déclaré :« Par rapport aux systèmes FACS commerciaux, notre aFACS démontre une excellente biocompatibilité dans le tri des cellules biologiques fragiles telles que les iPSC-CM. En outre, le dispositif de tri acoustique sans gaine est capable d'empêcher la dilution de l'échantillon et la contamination croisée en utilisant une seule entrée sans génération d'aérosol. Il est capable d'atteindre une pureté de tri et un taux de récupération supérieur à 90%, et ne provoquent qu'une baisse très mineure de la viabilité cellulaire dans la plage de 3 à 4 %. Avec les mêmes échantillons de cellules de test, la viabilité cellulaire après un tri FACS commercial chute de 35 à 45 %."