Lo studio degli effetti di farmaci, inquinanti e microplastiche sulle cellule umane riveste un ruolo fondamentale in molte applicazioni attuali (Huang et al., 2019). Tuttavia, i test in vitro spesso producono risultati non coerenti e la tossicità osservata nelle cellule potrebbe non riflettere accuratamente gli effetti sinergici riscontrati in vivo (Adams et al., 2016). Vi è quindi la necessità di dispositivi in grado di far crescere diversi tipi di cellule in condizioni ottimali al fine di ottenere informazioni fisiologiche rilevanti durante lo screening (Choi et al., 2013).
La Sfida
Per affrontare le limitazioni dei metodi di screening attuali, proponiamo lo sviluppo di un sistema automatizzato che esegua test di sensibilità su cellule isolate esposte a diversi agenti chimici. L'obiettivo è chiarire i meccanismi di interazione e valutare le conseguenze sulla vitalità cellulare (Chen et al., 2019). Consentendo lo screening simultaneo di più sostanze chimiche in condizioni microfluidiche, miriamo a ottimizzare i tempi di ottenimento dei risultati e migliorare l'efficienza del processo di screening (Tan et al., 2010). Inoltre, l'integrazione di algoritmi basati sull'intelligenza artificiale nel software di analisi delle immagini fornirà una classificazione automatizzata e accurata delle risposte cellulari (Lopes et al., 2021).
La Soluzione: Una Piattaforma Microfluidica Innovativa
La nostra proposta di piattaforma microfluidica offre diverse caratteristiche chiave per potenziare lo screening ad alta capacità delle cellule:
Imaging in tempo reale: Un sistema integrato di imaging delle cellule vive consente il monitoraggio continuo delle risposte cellulari senza la necessità di frequenti acquisizioni di immagini. Questa osservazione in tempo reale riduce significativamente i tempi di elaborazione.
Design con chip multiwell: Il chip microfluidico incorpora un design multiwell, consentendo il test simultaneo di diversi tipi di cellule. Ogni pozzetto funge da un test microfluidico indipendente, facilitando lo screening parallelo di più campioni.
Analisi della fluorescenza: La piattaforma include la possibilità di marcatura e analisi cellulare fluorescente, consentendo la misurazione di parametri quantitativi come l'attività metabolica, l'apoptosi e l'espressione genica. Ciò fornisce importanti informazioni sulle risposte cellulari ai diversi agenti chimici.
Analisi delle immagini basata sull'IA: Sfruttando il software di analisi delle immagini basato sull'intelligenza artificiale, la piattaforma automatizza la classificazione accurata delle risposte cellulari dai dati di imaging in tempo reale. Ciò consente una valutazione rapida e oggettiva