A Microfluidic Davice for Label-Free Sorting of Circulating Tumor Cells

Questa tesi presenta un nuovo metodo per la separazione di cellule tumorali circolanti o CTCin campioni di sangue, dimostrando sperimentalmente il concetto alla base di questa tecnologia.Il cancro ´e una delle principali cause di morte nel mondo. L’umanit´a compie continuamentesforzi enormi per ridurre le morti dovute al cancro e negli ultimi decenni i miglioramenti sonostati notevoli. Il tumore metastatico rimane tuttavia pressoch´e incurabile per la maggior partedei pazienti. La metastasi ´e uno stadio avanzato della malattia che consiste nella diffusionetramite l’apparato circolatorio di cellule tumorali provenienti dalla massa originaria. In questocaso la prevenzione e il trattamento tempestivo sono cruciali per evitare che il tumore in avviodi metastasi si espanda. Ogni anno si sviluppano nuove tecniche di diagnosi non solo perindividuare, ma anche collezionare cellule tumorali in circolo. Queste cellule sono poi analizzateper fornire ai pazienti trattamenti mirati e di maggiore efficacia.La Microfluidica ha un ruolo centrale nello sviluppo di queste nuove tecniche, che sonopresentate nell’introduzione di questa tesi. Il dispositivo qui presentato combina due comunie promettenti tecniche, il DLD o deterministic lateral displacement , che viene utilizzato perseparare cellule di dimensioni diverse e la dielettroforesi o DEP , per intrappolare selettivamentei globuli bianchi. Nel capitolo 2 vengono spiegati la teoria e i metodi di fabbricazionedel dispositivo. Nel capitolo riguardante gli esperimenti sono stati sottoposti alla prova quattrodiversi design di DLD, utilizzando microsfere di polistirene e cellule tumorali A549, modificandoi buffer e applicando campi elettrici in corrente alternata con diversi valori di tensione efrequenza. L’obiettivo finale era di ottenere da questi esperimenti la separazione delle CTC incampioni di sangue. La scelta di eseguire gli esperimenti con microsfere di polistirene ´e statadettata dalla necessit´a di semplificare le procedure e ridurre i costi di una soluzione ancora allostadio embrionale. Ciononostante, i risultati non solo confermano questo concept, ma, addirittura,incoraggiano a proseguire con ulteriori esperimenti, utilizzando prima globuli bianchi epoi campioni di sangue completo. La viabilit´a dell’80%, mostrata dai test di viabilit´a a 650-750volt, ´e pure promettente. Per migliorare le performance quali throughput, portata ed efficienzadella separazione la larghezza del canale principale pu´o essere aumentata oppure si possonoutilizzare pi´u dispositivi in parallelo, con conseguente aumento dei portali di ingresso e uscita.Riguardo la comparazione dei diversi design con simile diametro critico si ´e notato come, aparit´a di portata, i canali aventi i pilastri pi´u vicini tra loro intrappolino meglio le particelle.Inoltre, pilastri pi´u grandi possono trattenere pi´u particelle, aumentando l’efficienza dell’array.