Las ondas sonoras se utilizan ampliamente en imágenes médicas, como cuando los médicos toman una ecografía de un feto en desarrollo. Ahora los científicos han desarrollado una forma de utilizar el sonido para sondear el tejido en una escala mucho más pequeña. Investigadores de la Universidad de Burdeos en Francia desplegaron ondas sonoras de alta frecuencia para probar la rigidez y viscosidad de los núcleos de células humanas individuales. Los científicos predicen que la sonda podría eventualmente ayudar a responder preguntas como cómo las células se adhieren a los implantes médicos y por qué las células sanas se vuelven cancerosas.
"Hemos desarrollado un nuevo sistema sin contacto, herramienta no invasiva para medir las propiedades mecánicas de las células a escala subcelular, "dice Bertrand Audoin, profesor en el laboratorio de mecánica de la Universidad de Burdeos. "Esto puede ser útil para seguir la actividad celular o identificar una enfermedad celular". El trabajo será presentado en la 57a Reunión Anual de la Sociedad Biofísica (BPS), celebrado del 2 al 6 de febrero, 2013, en Filadelfia, Pensilvania.
La técnica que utilizó el equipo de investigación, llamados ultrasónicos de picosegundos, Se aplicó inicialmente en la industria electrónica a mediados de la década de 1980 como una forma de medir el grosor de las capas de chips semiconductores. Audoin y sus colegas, en colaboración con un grupo de investigación en biomateriales dirigido por Marie-Christine Durrieu del Instituto de Química y Biología de Membranas y Nanoobjetos de la Universidad de Burdeos, ultrasonidos de picosegundos adaptados para estudiar células vivas. Cultivaron células en una placa de metal y luego emitieron un flash en la interfaz célula-metal con un pulso láser ultracorto para generar ondas sonoras de alta frecuencia. Otro láser midió cómo se propagaba el pulso de sonido a través de las células, dando a los científicos pistas sobre las propiedades mecánicas de los componentes celulares individuales.
"Cuanto mayor sea la frecuencia del sonido que cree, cuanto menor sea la longitud de onda, lo que significa que cuanto más pequeños son los objetos que puedes sondear ", dice Audoin." Usamos ondas de gigahercios, para que podamos sondear objetos del orden de cien nanómetros ". A modo de comparación, el núcleo de una célula es de aproximadamente 10, 000 nanómetros de ancho.
El equipo enfrentó desafíos al aplicar ultrasonidos de picosegundos para estudiar sistemas biológicos. Un desafío fueron las propiedades del material similar a un fluido de la celda. "El proceso de dispersión de luz que utilizamos para detectar las propiedades mecánicas de la celda es mucho más débil que para los sólidos, ", dice Audoin." Tuvimos que mejorar la relación señal / ruido sin usar un láser de alta potencia que dañara la célula ". El equipo también enfrentó el desafío de la variación natural de la célula." Si explora el silicio, lo haces una vez y se acaba, ", dice Audoin." Si exploras el núcleo, tienes que hacerlo cientos de veces y mirar las estadísticas ".
El equipo desarrolló métodos para superar estos desafíos probando sus técnicas en cápsulas de polímero y células vegetales antes de pasar a las células humanas. En los próximos años, el equipo prevé estudiar las células cancerosas con sonido. "Un tejido canceroso es más rígido que un tejido sano, "observa Audoin." Si puede medir la rigidez de las células mientras proporciona diferentes medicamentos, puede probar si es capaz de detener el cáncer a escala celular ".
