Microfluidics membantu insinyur menonton infeksi virus secara real time – ScienceDaily

Microfluidics membantu insinyur menonton infeksi virus secara real time – ScienceDaily


Dapatkan popcorn Anda. Insinyur dan ahli virus memiliki cara baru untuk mengawasi penurunan infeksi virus.

Teknik ini menggunakan microfluidics – kontrol submillimeter cairan dalam struktur geometris yang presisi. Pada apa yang pada dasarnya adalah slide mikroskop yang ditipu, insinyur kimia dari Michigan Technological University telah mampu memanipulasi virus dalam perangkat mikrofluida menggunakan medan listrik. Studi yang diterbitkan musim panas ini di Langmuir, mengamati perubahan dalam membran sel dan memberi para peneliti gagasan yang lebih jelas tentang bagaimana antivirus bekerja di dalam sel untuk menghentikan penyebaran infeksi.

Virus membawa kulit terluar protein yang disebut kapsid. Protein bertindak seperti tusuk kunci, menempel dan membongkar membran sel. Virus kemudian membajak kerja bagian dalam sel, memaksanya untuk memproduksi materi genetik virus secara massal dan membuat banyak replika virus. Sama seperti biji jagung berondong jagung yang mendorong tutup panci yang terlalu penuh, virus baru meledak melalui dinding sel. Dan siklus berlanjut dengan lebih banyak lockpicks virus yang berkeliaran.

“Ketika Anda melihat teknik tradisional – pelabelan fluorescent untuk berbagai tahapan, pencitraan, pemeriksaan viabilitas – intinya adalah untuk mengetahui kapan membran terganggu,” kata Adrienne Minerick, rekan penulis studi, dekan College of Computing dan profesor teknik kimia. “Masalahnya adalah bahwa teknik ini merupakan pengukuran tidak langsung. Alat kami melihat distribusi muatan, jadi sangat difokuskan pada apa yang terjadi antara membran sel dan permukaan virus. Kami menemukan dengan resolusi yang lebih besar ketika virus benar-benar masuk ke dalam sel.”

Memantau siklus infeksi virus dan memantau tahapannya sangat penting untuk mengembangkan obat antivirus baru dan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana virus menyebar. Dielektroforesis terjadi ketika sel-sel yang dapat terpolarisasi terdorong dalam medan listrik yang tidak seragam. Pergerakan sel-sel ini berguna untuk mendiagnosis penyakit, golongan darah, mempelajari kanker dan banyak aplikasi biomedis lainnya. Ketika diterapkan untuk mempelajari infeksi virus, penting untuk dicatat bahwa virus memiliki muatan permukaan, jadi di dalam ruang terbatas di perangkat mikrofluida, dielektroforesis mengungkapkan percakapan listrik antara kapsid virus dan protein membran sel.

“Kami mempelajari interaksi antara virus dan sel dalam kaitannya dengan waktu menggunakan perangkat mikrofluida,” kata Sanaz Habibi, yang memimpin studi tersebut sebagai mahasiswa doktoral teknik kimia di Michigan Tech. “Kami menunjukkan bahwa kami dapat melihat interaksi sel virus yang bergantung pada waktu di medan listrik.”

Menyaksikan infeksi virus yang terjadi dalam waktu nyata seperti persilangan antara film horor zombie, pengeringan cat, dan epik Bollywood yang berulang. Sel-sel dalam perangkat mikrofluida berputar-putar, bergeser menjadi pola yang berbeda dengan isyarat musik dielektrik. Harus ada rasio yang tepat antara virus dan sel untuk melihat infeksi terjadi – dan itu tidak terjadi dengan cepat. Eksperimen Habibi berjalan dalam shift 10 jam, mengikuti adegan pembukaan dari keterikatan virus, selingan intrusi yang panjang, dan akhirnya akhir yang tragis ketika virus baru meledak, menghancurkan sel dalam prosesnya.

Sebelum pecah, membran sel membentuk struktur yang disebut blebs, yang mengubah sinyal listrik yang diukur dalam perangkat mikrofluida. Itu berarti pengukuran dielektroforesis memberikan pemahaman resolusi tinggi tentang pergeseran listrik yang terjadi di permukaan sel sepanjang siklus.

Infeksi virus menjadi prioritas utama saat ini, tetapi tidak semua virus sama. Sementara perangkat mikrofluida yang menggunakan dielektroforesis suatu hari nanti dapat digunakan untuk pengujian cepat di tempat untuk penyakit virus seperti COVID-19, tim Michigan Tech berfokus pada virus yang terkenal dan dipelajari dengan cermat, porcine parvovirus (PPV), yang menginfeksi. sel ginjal pada babi.

Tapi kemudian tim ingin mendorong amplop: Mereka menambahkan osmolyte glycine, intervensi penting yang dipelajari kolaborator mereka dalam kimia permukaan virus dan pengembangan vaksin.

“Dengan menggunakan sistem kami, kami dapat menunjukkan perilaku virus dan membran sel yang bergantung pada waktu. Kemudian kami menambahkan osmolit, yang dapat bertindak sebagai senyawa antivirus,” jelas Habibi. “Kami pikir itu akan menghentikan interaksi. Sebaliknya, tampaknya interaksi terus terjadi pada awalnya, tetapi kemudian virus baru tidak bisa keluar dari sel.”

Itu karena glisin kemungkinan mengganggu pembentukan kapsid baru untuk virus yang direplikasi di dalam sel itu sendiri. Sementara bagian tertentu dari tarian virus terjadi di balik tirai dinding sel, pengukuran dielektrik menunjukkan pergeseran antara siklus terinfeksi di mana pembentukan kapsid terjadi dan sel terinfeksi di mana pembentukan kapsid terganggu oleh glisin. Perbedaan muatan listrik ini menunjukkan bahwa glisin mencegah virus baru membentuk kapsid dan menghentikan calon pengunci virus untuk mencapai targetnya.

“Saat Anda bekerja dengan partikel dan organisme sekecil itu, saat Anda dapat melihat proses ini terjadi secara real time, sangat bermanfaat untuk melacak perubahan itu,” kata Habibi.

Pandangan baru tentang interaksi antara kapsid virus dan membran sel ini dapat mempercepat pengujian dan karakterisasi virus, menghilangkan teknologi pencitraan yang mahal dan memakan waktu. Mungkin dalam pandemi di masa mendatang, akan ada tempat perawatan, perangkat genggam untuk mendiagnosis infeksi virus dan kami berharap laboratorium medis akan dilengkapi dengan perangkat mikrofluida lain yang dapat dengan cepat menyaring dan mengungkap obat antivirus yang paling efektif.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lapak Judi

Author Image
adminProzen