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Durante il congelamento, oltre al danno fisico alla membrana, la cristallizzazione può causare danni fatali alle cellule spingendo le molecole mobili e confinandoli in piccoli frammenti di volume cellulare, causando una drastica diminuzione della concentrazione ionica locale che alla fine porta all’avvelenamento degli organelli cellulari. La vetrificazione delle molecole intracellulari può superare i problemi di crioconservazione causati dalla cristallizzazione. Per ottenere la vetrificazione è necessario applicare alle cellule un tasso di rimozione del calore estremamente elevato, dell’ordine di 10^6 C/s, attualmente impossibile da ottenere per i materiali biologici. In questa ricerca abbiamo studiato un nuovo metodo tramite dispositivi microfluidici proposto dal Dr. Mehmet Toner per la preconcentrazione delle cellule con CPA, sottoponendo le cellule a stress meccanici e osmotici molto inferiori rispetto ai metodi tradizionali. Il nuovo metodo si basa sull’intrappolamento delle cellule in goccioline acquose e sul controllo della concentrazione di CPA nella gocciolina regolando la temperatura del sistema. Effettuando calcoli di analisi agli elementi finiti del sistema microfluidico, abbiamo scoperto che è possibile preconcentrare le cellule di mammiferi con CPA 10 volte la concentrazione iniziale di CPA in meno di 3 minuti con il nuovo metodo basato su BioMEMS.
