Dans une nouvelle étude publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , des chercheurs de l'Université de Toronto ont démontré une façon nouvelle et non invasive de manipuler les cellules grâce à la microrobotique.

La manipulation cellulaire, c'est-à-dire le déplacement de petites particules d'un endroit à un autre, fait partie intégrante de nombreuses activités scientifiques. Une méthode de manipulation des cellules consiste à utiliser des pincettes optoélectroniques (OET), qui utilisent divers motifs lumineux pour interagir directement avec l'objet d'intérêt.

En raison de cette interaction directe, il y a des limites à la force qui peut être appliquée et à la vitesse à laquelle le matériau cellulaire peut être manipulé. C'est là que l'utilisation de la microrobotique devient utile.

Une équipe de chercheurs dirigée par le boursier postdoctoral Dr Shuailong Zhang et le professeur Aaron Wheeler, ont conçu des microrobots (travaillant à l'échelle submillimétrique) qui peuvent être actionnés par OET pour la manipulation cellulaire.

Au lieu d'utiliser la lumière pour interagir directement avec les cellules, la lumière est utilisée pour diriger des microrobots en forme de roue dentée qui peuvent « ramasser » du matériel cellulaire, le transporter puis le livrer. Cette manipulation peut être effectuée à des vitesses plus élevées tout en causant moins de dommages au matériau par rapport aux méthodes OET traditionnelles.

« La capacité de ces microrobots lumineux à effectuer un contrôle non invasif et précis, l'isolement et l'analyse de cellules en milieu biologique complexe en font un outil très puissant, " dit Zhang.

« Les techniques traditionnelles qui sont utilisées pour manipuler des cellules individuelles tout en les évaluant par microscopie sont lentes et fastidieuses, nécessitant beaucoup d'expertise à réaliser, " dit Wheeler, un professeur au département de chimie avec des nominations conjointes à l'Institut des biomatériaux et de génie biomédical (IBBME) et le Centre Donnelly pour la recherche cellulaire et biomoléculaire.

"Mais ces microrobots sont peu coûteux et très simples à utiliser et ils ont un large éventail d'applications dans les sciences de la vie et au-delà."

En plus de l'analyse cellulaire, les microrobots peuvent également être utilisés en tri cellulaire (pour l'expansion clonale), Séquençage d'ARN et fusion cellule-cellule (couramment utilisés dans la production d'anticorps).

Cindi Morshead, professeur en IBBME et Chirurgie, et président de la division d'anatomie, est co-auteur de l'étude. Dans le laboratoire de Morshead au Centre Donnelly, ses recherches en médecine régénérative portent sur les cellules souches neurales qui résident dans le cerveau et la moelle épinière.

"Les cellules souches neurales sont sensibles à une multitude d'indices et de stimuli environnementaux dans leur niche, et ceux-ci changent avec les blessures, donc taquiner les signaux, et les réponses cellulaires, est un énorme défi lorsque nous essayons d'exploiter le potentiel des cellules souches pour la réparation neuronale, " dit Morshead.

"Ces microrobots permettent un contrôle exquis des cellules et de leur microenvironnement, outils dont nous aurons besoin pour apprendre comment activer au mieux les cellules souches."