Inženýrské principy v buněčné biologii (Engineering principles in cellular biology)

Abstract

Využití Dielektroforézy (DEP) generované neuniformními AC elektrickými poli se ukázalo být zajímavou alternativou standardní průtokové cytometrie umožňující neinvazivní bezznačková měření buněčných vlastností. Tato práce zkoumá Dielektroforetickou (DEP) cytometrii ze tří úhlů. Za prvé byla formulována důležitost precizního zarovnání mikrokanálů s mikroelektrodovými strukturami v aplikacích vyžadujících vysokou přesnost. Nová, vysoce přesná výrobní technologie na bázi SU-8 vhodná pro rychlé prototypování byla využita k návrhu citlivé DEP manipulace živých buněk. Za druhé byla vyvinuta nová metoda nazvaná Distribuovaná Dielektroforetická Cytometrie (2DEP Cytometrie) a byla integrována v mikrofluidickém zařízení. Ta využívá DEP-indukovanou vertikální translaci živých buněk ve spojení s Částicovou Velocimetrií (PIV) za účelem měření pravděpodobnostních distribucí DEP sil na celých buněčných populacích. Aplikace 2DEP Cytometrie v syntetické biologii a výzkumu rakoviny byly demonstrovány provedením komparativních studií geneticky modifikovaných buněčných populací Saccharomyces Cerevisiae (S. Cerevisiae) a stresovaných Lidských Imortilizovaných Leukemický (K562) buněčných liniích. V závěru byly statistické analytické nástroje aplikovány za účelem kvantifikace rozdílů mezi populačními podpisy buněk v rozdílných stavech ve smyslu spektrálních Wassersteinových vzdáleností. Ukázalo se, že tyto podpisy mohou být využity jako spolehlivé biomarkery pro buněčné změny.