(PhysOrg.com) - Los investigadores están progresando en el desarrollo de un sistema que mide las propiedades mecánicas de las células vivas, una tecnología que podría usarse para diagnosticar enfermedades humanas y comprender mejor los procesos biológicos.

El equipo utilizó un instrumento llamado microscopio de fuerza atómica para estudiar tres tipos de células claramente diferentes para demostrar las aplicaciones potencialmente amplias del método. dijo Arvind Raman, un profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Purdue.

Por ejemplo, la técnica podría usarse para estudiar cómo las células se adhieren a los tejidos, que es fundamental para muchas enfermedades y procesos biológicos; cómo las células se mueven y cambian de forma; cómo evolucionan las células cancerosas durante la metástasis; y cómo reaccionan las células a los estímulos mecánicos necesarios para estimular la producción de proteínas vitales. La técnica podría usarse para estudiar las propiedades mecánicas de las células bajo la influencia de antibióticos y medicamentos que inhiben el cáncer para aprender más sobre los mecanismos involucrados.

Los hallazgos se han publicado en línea en la revista. Nanotecnología de la naturaleza y aparecerá en la edición impresa de diciembre. El trabajo involucra a investigadores de Purdue y la Universidad de Oxford.

"Ha habido una comprensión cada vez mayor del papel de la mecánica en la biología celular y, de hecho, se ha realizado un gran esfuerzo en la construcción de modelos para explicar cómo se sienten las células, responder y comunicarse mecánicamente tanto en salud como en enfermedad, "dijo Sonia Contera, coautor de un artículo y director del Programa Oxford Martin sobre nanotecnología y miembro académico de la Física de Oxford. "Con este papel, proporcionamos una herramienta para comenzar a abordar algunas de estas preguntas cuantitativamente:Este es un gran paso ".

Un microscopio de fuerza atómica utiliza una pequeña sonda vibratoria para producir información sobre materiales y superficies en la escala de nanómetros, o mil millonésimas de metro. Debido a que el instrumento permite a los científicos "ver" objetos mucho más pequeños de lo posible utilizando microscopios ópticos, podría ser ideal para "cartografiar" las propiedades mecánicas de las estructuras celulares más pequeñas.

"Los mapas identifican las propiedades mecánicas de diferentes partes de una celda, ya sean blandos, rígidos o blandos, "dijo Raman, quien está trabajando con el estudiante de doctorado Alexander Cartagena y otros investigadores. "El punto clave es que ahora podemos hacerlo con alta resolución y mayor velocidad que las técnicas convencionales".

La capacidad de alta velocidad permite observar células vivas y observar procesos biológicos en tiempo real. Esta técnica ofrece la esperanza de desarrollar un ensayo "basado en la mecanobiología" para complementar los ensayos bioquímicos estándar.

"El microscopio de fuerza atómica es la única herramienta que le permite mapear las propiedades mecánicas:tome una fotografía, si se quiere - de las propiedades mecánicas de una célula viva, "Dijo Raman.

Sin embargo, Las técnicas existentes para mapear estas propiedades utilizando el microscopio de fuerza atómica son demasiado lentas o no tienen una resolución lo suficientemente alta.

"Esta innovación supera esas limitaciones, principalmente a través de mejoras en el procesamiento de señales, "Dijo Raman." No necesitas equipo nuevo, por lo que es una forma económica de aumentar los píxeles por minuto y obtener información cuantitativa. Más importante, Aplicamos la técnica a tres tipos de células muy diferentes:bacterias, glóbulos rojos humanos y fibroblastos de rata. Esto demuestra su amplia utilidad potencial en la medicina y la investigación ".

La técnica es casi cinco veces más rápida que las técnicas estándar de microscopio de fuerza atómica.