Las mediciones de las propiedades biomecánicas dentro de las células vivas requieren métodos mínimamente invasivos. Las pinzas ópticas son particularmente atractivas como herramienta. Utilizan el impulso de la luz para atrapar y manipular partículas a micro o nanoescala. Un equipo de investigadores dirigido por la Prof. Dra. Cornelia Denz de la Universidad de Münster (Alemania) ha desarrollado ahora un método simplificado para realizar la calibración necesaria de las pinzas ópticas en el sistema bajo investigación. También participaron científicos de la Universidad de Pavía en Italia. Los resultados del estudio se han publicado en la revista Informes científicos .

La calibración asegura que las mediciones de diferentes muestras y con diferentes dispositivos sean comparables. Una de las técnicas más prometedoras para calibrar pinzas ópticas en un medio viscoelástico es la llamada calibración activa-pasiva. Esto implica determinar la deformabilidad de la muestra bajo investigación y la fuerza de las pinzas ópticas. El equipo de investigación ha mejorado aún más este método para que el tiempo de medición se reduzca a solo unos segundos. El método optimizado ofrece así la posibilidad de caracterizar procesos dinámicos de células vivas. Estos no se pueden estudiar con mediciones más largas porque las células se reorganizan durante la medición y cambian sus propiedades. Además, el acortamiento del tiempo de medición también ayuda a reducir el riesgo de daños en las muestras biológicas debido al calentamiento inducido por la luz.

En términos simplificados, el procedimiento subyacente para realizar la calibración funciona de la siguiente manera:Las partículas de tamaño micro o nanométrico se incrustan en una muestra viscoelástica que se mantiene en la platina de un microscopio. Los desplazamientos rápidos y precisos a escala nanométrica de la platina de la muestra hacen que la partícula atrapada ópticamente oscile. Midiendo la luz láser refractada, los cambios en la posición de la muestra se pueden registrar, y de esta manera se pueden sacar conclusiones sobre sus propiedades, como rigidez. Por lo general, esto se realiza de forma secuencial a diferentes frecuencias de oscilación. El equipo dirigido por Cornelia Denz y Randhir Kumar, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Münster, ahora realiza la medición en varias frecuencias simultáneamente para un amplio rango de frecuencias. Este método multifrecuencia reduce el tiempo de medición de unos pocos segundos. Los científicos utilizaron soluciones de metilcelulosa en agua a diferentes concentraciones como muestras. Estos tienen una viscoelasticidad similar a la de las células vivas.

Propiedades biomecánicas como rigidez, La viscosidad y viscoelasticidad de las células y tejidos vivos desempeñan un papel crucial en muchas funciones celulares vitales, como la división celular. migración celular, diferenciación celular y modelado de tejidos. Estas propiedades de las células vivas también podrían servir como indicadores de la progresión de la enfermedad. Por ejemplo, la aparición y el desarrollo del cáncer suelen ir acompañados de cambios en la rigidez celular, viscosidad, y viscoelasticidad.