Investigadores del Instituto Indio de Tecnología (IIT) de Madras y de la Universidad de Tecnología de Toyohashi (TUT) han desarrollado una plataforma innovadora que promete revolucionar la entrega de biomoléculas en el ámbito de la biomedicina. Este avance, publicado en la revista Advanced Healthcare Materials, combina un dispositivo de mecanoporación de alta capacidad y un sistema de análisis automatizado basado en inteligencia artificial, específicamente Mask R‑CNN.
Una solución para la entrega masiva de biomoléculas
El nuevo dispositivo permite la entrega intracelular de biomoléculas a una velocidad sin precedentes, alcanzando hasta 3 millones de células por minuto. Esto se logra a través de una serie de orificios microscópicos que, al guiar las células, les permiten absorber biomoléculas mediante un proceso de compresión suave. Este método no solo es eficiente, sino que también garantiza que las células puedan recuperarse después de la entrega.
En sus estudios de validación, los investigadores lograron introducir ácido ribonucleico de interferencia (siRNA) y ADN plasmídico en diversos tipos celulares, incluidos fibroblastos gingivales humanos. Esta versatilidad sugiere un potencial significativo para aplicaciones en ingeniería celular y terapias personalizadas, áreas donde la precisión y la rapidez son cruciales.
El análisis de los resultados se realiza mediante un sistema automatizado que utiliza imágenes microscópicas ya comunes en los laboratorios. Un modelo de aprendizaje profundo evalúa estas imágenes y proporciona en una sola pasada cuatro métricas clave: tamaño celular, fracción de células positivas al cargo, fracción de células viables e intensidad de fluorescencia por célula. Este enfoque no solo reduce drásticamente el tiempo de análisis, que pasa de horas a aproximadamente 83 segundos para un conjunto representativo de 500 células, sino que también mantiene una precisión comparable a la revisión manual.
El éxito de esta plataforma radica en su capacidad para procesar grandes cohortes de células, lo que ofrece resultados estadísticamente robustos que transforman la entrega de alta capacidad en decisiones de alta confianza. Según Pulasta Chakrabarty, primer autor del estudio, el objetivo era claro: «Introducir moléculas en muchas células de manera rápida y suave».
El coautor Ryoma Suzuki destaca que el modelo automatizado no solo realiza el conteo y la medición, sino que también permite que el proceso de evaluación se mantenga al ritmo de los experimentos. Por su parte, el profesor Moeto Nagai subraya que «la velocidad a la que se pueden confiar los resultados es lo que realmente importa». Este enfoque unificado de entrega de alta capacidad con control de calidad automatizado podría ser un paso crucial hacia flujos de trabajo prácticos, acercándose a sistemas que preparen las células del paciente en el lugar.
En resumen, al combinar una entrega intracelular escalable con una evaluación rápida y automatizada, esta plataforma no solo amplía las posibilidades de lo que se puede lograr en un solo día, sino que también allana el camino para futuros flujos de trabajo en edición genética y manipulación celular en puntos de atención.
Más información:
Pulasta Chakrabarty et al, High Throughput Intracellular Delivery Using a 2D Cell‐Squeezing Mechanoporation Device and Its Analysis by a Deep Learning Model, Advanced Healthcare Materials (2025). DOI: 10.1002/adhm.202502472
Proporcionado por la Universidad de Tecnología de Toyohashi
