جلوگیری از شوک سلولی در فرایند انجماد با استفاده از میکروسیالات

دانشمندان از فناوری میکروسیالات برای افزایش نرخ بقای سلول‌های منجمد شده استفاده
کرده‌اند.

نگهداری انجمادی فرایندی است که در آن سلول‌ها تا دمای زیر صفر درجه سرد شده و
فعالیت‌های زیستی آنها متوقف می‌شود. متأسفانه این فرایند انجماد می‌تواند به
سلول‌ها آسیب برساند. دانشمندان مواد شیمیایی به نام محافظان انجماد
(Cryoprotectants: CPAs) را به سلول‌ها اضافه می‌کنند تا دمای انجماد آنها را کاهش
داده و از تشکیل بلورهای یخ که می‌توانند به سلول‌ها آسیب برسانند، جلوگیری کنند.
زمانی که محققان می‌خواهند از این سلول‌ها استفاده کنند، آنها را تا دمای بدن گرم
کرده و مواد محافظ انجماد را از آنها جدا می‌کنند. اما حتی خود همین مواد شیمیایی
می‌توانند موجب آسیب دیدن سلول‌ها شوند.
 

حال اوتکان دمیرچی از دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد در کمبریج آمریکا و
همکارانش توانسته‌اند نسبت به روش‌های معمول نگهداری انجمادی، شانس زنده ماندن
سلول‌ها را تا ۲۵ درصد افزایش دهند.

دمیرچی توضیح می‌دهد که شوک اسمزی یکی از دلایل اصلی آسیب دیدن سلول‌ها در طول
فرایند انجماد است. زمانی که CPA به مخلوط مورد نظر افزوده می‌شود، غلظت آن در
بیرون سلول بالا بوده و موجب می‌شود آب از درون سلول خارج شده و CPA به درون آن
جریان یابد. در زمان خارج کردن CPA از درون سلول حالت عکس اتفاق افتاده و آب به
درون سلول جریان می یابد که می‌تواند موجب تورم و ترکیدن سلول شود.

دمیرچی از یک کانال میکروسیالی حاوی سه کانال ورودی استفاده کرد (یک کانال در
وسط برای سلول‌ها و دو کانال در طرفین برای CPAs). سلول‌هایی که در طول کانال
حرکت می‌کنند، افزایش تدریجی در غلظت CPA را تجربه می‌کنند. پس از گرم کردن
سلول‌ها، دمیرچی از یک محلول بافر تزریق شده به کانال‌های کناری برای بیرون
کشیدن CPA از درون سلول‌ها استفاده کرد. او با کنترل سرعت جریان و در نتیجه
غلظت CPA توانست تا حد زیادی از وقوع شوک اسمزی جلوگیری کند.

او می‌گوید: «تراشه میکروسیالی ما به نحوی طراحی شده است که امکان فراوری سریع
سلول‌ها و رسیدن به سرعت‌های بالای جریان را فراهم می‌کند. می‌توان از این
تراشه به راحتی در عرصه نگهداری انجمادی بهره برده و به‌عنوان یک ابزار نمونه
اتوماتیک جهت استفاده در آزمایشگاه‌های عمومی در آینده به آن نگاه کرد».

پالانیاپان ستو، متخصص سامانه‌های میکروسیالی از دانشگاه لوئیس‌ویل آمریکا از
این فناوری به هیجان آمده است. او می‌گوید: «این ابزار میکروسیالی در عین حالی
که کل فرایند را به صورت اتوماتیک درمی‌آورد، این اطمینان را به وجود می‌آورد
که کل نمونه در شرایط یکسانی فراوری شده است. این امر از تفاوت‌های
میان‌نمونه‌ای و درون‌نمونه‌ای که در روش‌های ماکرومقیاس معمول هستند، جلوگیری
می‌کند.