De manera similar a cómo una cerradura forzada revela que alguien ha entrado en un edificio, El endurecimiento de una estructura que rodea a las células del cuerpo humano puede indicar que el cáncer está invadiendo otros tejidos.

Seguimiento de cambios en esta estructura, llamada matriz extracelular, daría a los investigadores otra forma de estudiar la progresión de la enfermedad. Pero es difícil detectar cambios en la matriz extracelular sin dañarla.

Los ingenieros de la Universidad de Purdue han construido un dispositivo que permitiría a los especialistas en enfermedades cargar una muestra de matriz extracelular en una plataforma y detectar su rigidez a través de ondas sonoras. El dispositivo se describe en un estudio publicado en la revista Laboratorio en un chip y demostrado en un video de YouTube en youtu.be/hPvY0Sj0vxY.

"Es el mismo concepto que verificar si hay daños en el ala de un avión. Hay una onda de sonido que se propaga a través del material y un receptor en el otro lado. La forma en que se propaga la onda puede indicar si hay algún daño o defecto sin afectar el material en sí". "dijo Rahim Rahimi, un profesor asistente de Purdue de ingeniería de materiales, cuyo laboratorio desarrolla materiales innovadores y dispositivos biomédicos para abordar los desafíos del cuidado de la salud.

Cada tejido y órgano tiene su propia matriz extracelular única, algo así como cómo los edificios en una calle varían en estructura dependiendo de su propósito. La matriz extracelular también viene con "teléfonos fijos, "o señales estructurales y químicas, que apoyan la comunicación entre las células individuales alojadas en la matriz.

Los investigadores han intentado estirar, Comprimir o aplicar productos químicos a muestras de la matriz extracelular para medir este entorno. Pero estos métodos también son propensos a dañar la matriz extracelular.

El equipo de Rahimi desarrolló una forma no destructiva de estudiar cómo responde la matriz extracelular a la enfermedad, sustancias tóxicas o fármacos terapéuticos. El trabajo inicial para este estudio se realizó en colaboración con el laboratorio de Sophie Lelièvre, profesor de farmacología del cáncer en Purdue, para identificar cómo los factores de riesgo afectan la matriz extracelular y aumentan el riesgo de desarrollar cáncer de mama.

El dispositivo es un "laboratorio en un chip" conectado a un transmisor y receptor. Después de verter la matriz extracelular y las células que contiene en la plataforma, el transmisor genera una onda ultrasónica que se propaga a través del material y luego activa el receptor. La salida es una señal eléctrica que indica la rigidez de la matriz extracelular.

Los investigadores primero demostraron el dispositivo como una prueba de concepto con células cancerosas contenidas en hidrogel, que es un material con una consistencia similar a una matriz extracelular. El equipo ahora está estudiando la efectividad del dispositivo en matrices extracelulares de colágeno.

El dispositivo podría ampliarse fácilmente para ejecutar muchas muestras a la vez, Rahimi dijo:como en una matriz. Esto permitiría a los investigadores observar varios aspectos diferentes de una enfermedad simultáneamente.