(Phys.org) —Los investigadores han unido dos tecnologías de imágenes biológicas, creando una nueva forma de aprender cómo las células buenas se vuelven malas.

"Supongamos que tiene una gran población de células, "dijo Corey Neu, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Biomédica Weldon de la Universidad de Purdue. "Solo uno de ellos podría hacer metástasis o proliferar, formando un tumor canceroso. Necesitamos entender qué es lo que da lugar a esa única célula defectuosa ".

Tal avance permite estudiar simultáneamente el comportamiento mecánico y bioquímico de las células, que podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los procesos de la enfermedad, dijo el becario postdoctoral de ingeniería biomédica Charilaos "Harris" Mousoulis.

Ser capaz de estudiar el funcionamiento interno de una célula con gran detalle probablemente arrojaría información sobre las respuestas físicas y bioquímicas a su entorno. La tecnología, que combina un microscopio de fuerza atómica y un sistema de resonancia magnética nuclear, podría ayudar a los investigadores a estudiar células cancerosas individuales, por ejemplo, para descubrir los mecanismos que conducen a la metástasis del cáncer para la investigación y el diagnóstico.

Las capacidades del prototipo se demostraron tomando espectros de resonancia magnética nuclear de átomos de hidrógeno en agua. Los hallazgos representan una prueba del concepto de la tecnología y se detallan en un artículo de investigación que apareció en línea el 11 de abril en la revista. Letras de física aplicada . El artículo fue coautor de Mousoulis; el científico investigador Teimour Maleki; Babak Ziaie, profesor de ingeniería eléctrica e informática; y Neu.

"Podrías detectar muchos tipos diferentes de elementos químicos, pero en este caso es bueno detectar el hidrógeno porque es abundante, "Neu dijo." Podrías detectar carbono, nitrógeno y otros elementos para obtener información más detallada sobre la bioquímica específica dentro de una célula ".

Un microscopio de fuerza atómica (AFM) utiliza una pequeña sonda vibratoria llamada voladizo 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 estudiar moléculas, membranas celulares y otras estructuras biológicas.

Sin embargo, el AFM no proporciona información sobre las propiedades biológicas y químicas de las células. Entonces, los investigadores fabricaron una microbobina de metal en el voladizo AFM. Se pasa una corriente eléctrica a través de la bobina, haciendo que intercambie radiación electromagnética con protones en moléculas dentro de la célula e induciendo otra corriente en la bobina, que se detecta.

Los investigadores de Purdue realizan estudios de "mecanobiología" para aprender cómo las fuerzas ejercidas sobre las células influyen en su comportamiento. En un trabajo centrado en la osteoartritis, su investigación incluye el estudio de las células del cartílago de la rodilla para aprender cómo interactúan con la compleja matriz de estructuras y la bioquímica entre las células.

La investigación futura podría incluir el estudio de células en "cámaras de microfluidos" para probar cómo responden a fármacos específicos y cambios ambientales.

Se ha presentado una solicitud de patente estadounidense por el concepto. La investigación ha sido financiada por el Fondo Fiduciario Showalter de Purdue y los Institutos Nacionales de Salud.