Kỹ thuật vi lưu ứng dụng trong tách tế bào

Vài năm trở lại đây, việc sử dụng kỹ thuật vi lưu để nhận biết các tác nhân sinh học
đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học do những ưu thế mà kỹ thuật này
mang lại như giảm việc tiêu thụ các tác nhân phản ứng do kích cỡ vi kênh và tăng
độ nhạy nhờ vào việc tăng diện tích bề mặt và tăng sự chuyển đổi khối khi kích cỡ
các kênh giảm xuống kích thước micro và nano mét.
Thêm vào đó, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghê nano, công nghệ vi điện
tử, việc tích hợp và chế tạo linh kiện vi hệ thống nói chung và các hệ vi lưu nói
riêng trở nên dễ dàng hơn. Đây cũng là cơ sở để phát triển các phòng thí nghiệm
trên chíp cho phép tích hợp các chức năng như lấy mẫu, bơm mẫu và phân tích,
hiển thị kết quả.

Hình 1. Hình ảnh mô phỏng của một
hệ vi lưu bao gồm các vi kênh được
mã màu khác nhau (đại diện cho các
Các cảm biến trên cơ sở hệ vi lưu có khả
năng phát hiện vi rút cúm A, tế bào ung
thư,…. Việc sử dụng hệ vi lưu chắc chắn
sẽ mở ra những hướng ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau như: nuôi cấy tế bào, lọc tách các thành phần sinh học,
hóa học…
Vi lưu (Microfluidics) là một lĩnh vực nghiên cứu chế tạo sử dụng công nghệ vi cơ
điện tử (MEMS ) và liên quan đến việc kiểm soát dòng chảy của chất lỏng đo bằng
micro, nano, hoặc thậm chí pico lít. Chất lưu có thể là chất lỏng hoặc khí trong tự
nhiên, hoặc hỗn hợp cả hai, và chảy qua các vi kênh, vi bơm, vi van và vi lọc.

nam, tế bào sinh tinh khỏe mạnh sẽ được lấy ra từ viên sinh thiết sau đó được tiêm
trực tiếp vào tế bào trứng. Sinh thiết dạng viên có chứa một loạt các mô và các tế
bào phôi. Quá trình tìm ra các tế bào sống cho ICSI có thể tốn thời gian, đòi hỏi
nhiều giờ làm việc liên quan đến việc thao tác thủ công trên viên sinh thiết, sau đó
đi qua các chu kỳ tách bằng kỹ thuật ly tâm và cuối cùng là quá trình tách lọc các
đơn tế bào. Các tế bào phôi nhỏ đi khi ở vào giai đoạn trưởng thành, bắt đầu như là
một tế bào sinh tinh hình tròn với kích thước cỡ 16 ~ 18µm và kết thúc như một
tinh trùng nhỏ với kích thước cỡ 4 ~ 6 µm. Lợi dụng đặc tính này, người ta có thể
phân chia các tế bào sinh tinh thành các loại khác nhau theo giai đoạn trưởng thành
dựa trên kích thước của chúng một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Như được thể hiện trong hình 2, một thiết bị vi lưu lỏng là một thiết bị phẳng thụ
động được chế tạo nhờ kỹ thuật DRIE (DRIE – là từ viết tắt của kỹ thuật ăn mòn
khô sử dụng các phản ứng của ion khí với sự trợ giúp của plasma) có các vi giếng
riêng biệt để thu thập các loại tế bào khác nhau. Kích thước các vi giếng được thiết
kế giảm dần cho phép tách lọc các tế bào với kích thước khác nhau. Chất lưu được
đưa tới vi hồ trung tâm nhờ các vi bơm hoặc sử dụng kỹ thuật áp điện. Hình 2: Ảnh hiển vi điện tử quét
(SEM) của một thiết bị lọc vi lưu
chưa hàn, nhìn từ phía lọc, hiển thị
các kênh tuyến tính và bộ lọc phân
đoạn tỏa ra vi hồ chứa trung tâm.
Hình 3. Ảnh đồng tiêu c
ủa việc tách
hỗn hợp vi cầu 3 µm (màu đỏ) và
10 µm (màu xanh) bằng thiết bị vi
lưu. Trong thiết kế này, các vi kênh
với kích thước khác nhau vừa được
sử dụng như là bộ lọc vừa có chức

trình bơm mẫu.
Việc tích hợp các cấu trúc lọc vật lý trong một hệ thống vi lưu thụ động cho phép
xử lý hiệu quả mà không làm nhiễm bẩn hoặc làm hỏng các mẫu. Quá trình này
giảm đáng kể thời gian xử lý và có tiềm năng lớn để tách tự động các tế bào hạt tự
động một cách hiệu quả trong các ứng dụng về y sinh.