Muestreo automatizado de alta resolución de tejido adiposo ex vivo utilizando microfluidos basados en gotículas con detección multiplexada de secreción de glicerol y ácidos grasos

Las patologías en la función del tejido adiposo (graso) están relacionadas con enfermedades humanas como la diabetes, la obesidad, el síndrome metabólico y el cáncer. Se ha observado una liberación dinámica y rápida de metabolitos en las células y tejidos adipocitarios, sin embargo, se necesita una resolución temporal más alta para estudiar adecuadamente este proceso. En este trabajo, se utilizó un dispositivo microfluídico con muestreo de gotículas automatizado por válvula, denominado convertidor analógico a digital microfluídico (µADC), para muestrear secreciones de explantes adiposos de aproximadamente 0.75 mm de diámetro de ratones, y se utilizaron electrodos de agua salada en chip para fusionar las gotículas muestreadas con gotículas de reactivo de dos ensayos enzimáticos acoplados fluorométricamente diferentes. Al integrar el muestreo y los ensayos en chip, se cuantificaron ópticamente el glicerol o los ácidos grasos no esterificados (NEFA), o ambos, dentro de gotículas fusionadas de 12 nanolitros utilizando un microscopio de fluorescencia con una resolución temporal de hasta 20 segundos. Los límites de detección fueron 6 µM para glicerol (70 fmol) y 0.9 µM para NEFA (10 fmol). Se analizaron múltiples explantes de tejido adiposo ex vivo con este sistema, mostrando todos claros aumentos en la función lipolítica después de pasar de condiciones de alimentación a condiciones de ayuno. Gracias a la alta resolución temporal, se observaron oscilaciones lipolíticas tanto de glicerol como de NEFA por primera vez en el rango de 0.2 a 1.6 min-1. Los espectrogramas de transformada continua de wavelet (CWT) y los análisis de ráfagas (0.1 a 4.0 pmol de ráfagas) revelaron dinámicas complejas, con ensayos multiplexados (duplex para glicerol y NEFA) de los mismos explantes mostrando en su mayoría ráfagas discordantes. Estos datos apoyan mecanismos separados de liberación de NEFA y glicerol, aunque la conexión con las oscilaciones metabólicas intracelulares sigue siendo desconocida. En general, este novedoso dispositivo permitió un muestreo temporal automatizado y altamente preciso de explantes de tejido a alta resolución y fusión programable en el siguiente paso con múltiples reactivos de ensayo, revelando información biológica única. Estas características del dispositivo deberían ser aplicables a varios otros tipos de tejidos o esferoides y a otros formatos de ensayo.