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与AI驱动的单细胞分析的平行微电位可实现快速,高通量的交付

2025-09-27 11:14:01 英文原文

作者:by Toyohashi University of Technology

3 million cells per minute: parallel microdevice with AI-powered single-cell analysis
上排(交付和成像)。将细胞和货物引入一个微流体芯片中,该微流体芯片将其基础与垂直孔和PDMS腔室相结合。底行(自动单细胞分析)。图片来源:Toyohashi技术大学。版权所有。

从药物发现和诊断到细胞工程和基因调节的许多应用都需要将生物分子输送到大量细胞中并迅速评估结果。挑战是两倍:在各种细胞和货物上以大规模实现细胞内递送,并获得足够快的定量结果,以保持步伐。

印度理工学院(IIT)马德拉斯和Toyohashi技术大学(TUT)的研究人员开发了一个集成的平台,同时提高了这两个方面。工作是出版在日记中先进的医疗保健材料

该平台结合了两个模块:通过孔细胞挤压机械装置的大规模平行,用于高吞吐量内递送,以及建立在蒙版râcnn上的自动单细胞图像细胞仪管道。

该设备可引导细胞通过高达62,000个微小的孔,其孔比细胞直径窄。短暂而温和的挤压会产生瞬时膜孔,该膜将生物分子允许进入细胞内部,然后重新密封,从而使细胞恢复。

在验证研究中,团队在多个中交付了基因沉默RNA(siRNA)和质粒DNA,包括人牙龈成纤维细胞(HGFS),证明了广泛的效用和个性化疗法。

为了跟上快速交付,自动分析系统使用已经获取的相同显微镜图像实验室。一个深度学习模型查看这些图像,并在一次通行证中报告了四个读数:,货物阳性细胞的比例,可行细胞的比例和每个细胞荧光强度。

3 million cells per minute: parallel microdevice with AI-powered single-cell analysis
a)6 fam sirna;b)EGFP质粒。c)摘要的递送效率栏(绿色阳性分数)和细胞活力(钙牛蛋白阳性分数),据报道为跨场/重复的平均值。d)将信号与状态联系起来的单细胞散点图。图片来源:Toyohashi技术大学。

现在,在大约500个单元的代表性数据集上,过去需要花费数小时的手动计数,其准确性可与人类审查相当。

处理大型队列,例如,1,980个细胞(6 siRNA)和1,184(EGFP质粒)。这些样本量在统计上使结果稳健,并将高吞吐量转化为高信任决策。

第一作者Pulasta Chakrabarty说:“我们的目标很简单:快速而轻轻地将分子放入许多细胞内。”“看到该设备在不同的细胞类型中起作用,指向细胞工程和个性化疗法的真正潜力。”

Coâ作者铃木Ryoma补充说:“自动化模型查看相同的图像实验室已经使用。它可以在一遍中进行计数和测量细胞的大小,递送效率,生存能力和每个细胞荧光,因此评估与实验保持同步。”

Moeto Nagai教授指出:“仅高通量就不够。”“重要的是可以信任结果的速度。通过将高吞吐量统一与自动化,我们从概念的证明转变为实用的工作流程,更接近为患者在现场准备细胞的系统。”

通过耦合可扩展的细胞内通过快速,自动化的评估,该平台将一天中可以完成的工作从大型筛选和诊断设备扩展到实用的细胞操作以及Care基因编辑工作流的实际点。

更多信息:Pulasta Chakrabarty等人,使用2D细胞挤压机械装置及其通过深度学习模型的分析,高吞吐量的细胞内递送先进的医疗保健材料(2025)。doi:10.1002/adhm.202502472

引用:带有AI驱动的单细胞分析的平行微电位可实现快速,高通量输送(2025年9月27日)检索2025年9月27日摘自https://phys.org/news/2025-09-parlallel-microdevice-ai-powered-cell.html

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摘要

IIT Madras和Toyohashi技术大学的研究人员开发了一个集成的平台,该平台结合了使用深度学习的高通量细胞内递送设备与自动化的单细胞分析。该平台在先进的医疗保健材料中详细介绍,可以使各种细胞类型的快速有效的基因输送,同时提供快速的定量结果,从而大大减少了手动评估所需的时间从小时到几分钟。该系统的可伸缩性和准确性使其有望在药物发现,诊断和个性化疗法中应用。

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