(PhysOrg.com) -- I ricercatori stanno facendo progressi nello sviluppo di un sistema che misura le proprietà meccaniche delle cellule viventi, una tecnologia che potrebbe essere utilizzata per diagnosticare le malattie umane e comprendere meglio i processi biologici.

Il team ha utilizzato uno strumento chiamato microscopio a forza atomica per studiare tre tipi di cellule nettamente diversi per dimostrare le applicazioni potenzialmente ampie del metodo, disse Arvind Raman, un professore di ingegneria meccanica alla Purdue University.

Per esempio, la tecnica potrebbe essere utilizzata per studiare come le cellule aderiscono ai tessuti, che è fondamentale per molte malattie e processi biologici; come le cellule si muovono e cambiano forma; come si evolvono le cellule tumorali durante la metastasi; e come le cellule reagiscono agli stimoli meccanici necessari per stimolare la produzione di proteine ​​vitali. La tecnica potrebbe essere utilizzata per studiare le proprietà meccaniche delle cellule sotto l'influenza di antibiotici e farmaci che sopprimono il cancro per saperne di più sui meccanismi coinvolti.

I risultati sono stati pubblicati online sulla rivista Nanotecnologia della natura e apparirà nel numero cartaceo di dicembre. Il lavoro coinvolge ricercatori di Purdue e dell'Università di Oxford.

"C'è stata una crescente consapevolezza del ruolo della meccanica nella biologia cellulare e in effetti molti sforzi nella costruzione di modelli per spiegare come si sentono le cellule, rispondere e comunicare meccanicamente sia in salute che in malattia, " disse Sonia Contera, un coautore di articoli e direttore dell'Oxford Martin Program on Nanotechnology e un membro accademico presso Oxford Physics. "Con questo documento, forniamo uno strumento per iniziare ad affrontare alcune di queste domande quantitativamente:questo è un grande passo".

Un microscopio a forza atomica utilizza una minuscola sonda vibrante per fornire informazioni su materiali e superfici su scala nanometrica, o miliardesimi di metro. Poiché lo strumento consente agli scienziati di "vedere" oggetti molto più piccoli del possibile utilizzando microscopi ottici, potrebbe essere l'ideale per "mappare" le proprietà meccaniche delle più piccole strutture cellulari.

"Le mappe identificano le proprietà meccaniche di diverse parti di una cellula, che siano morbidi o rigidi o morbidi, "disse Raman, che sta lavorando con il dottorando Alexander Cartagena e altri ricercatori. "Il punto chiave è che ora possiamo farlo ad alta risoluzione e velocità più elevate rispetto alle tecniche convenzionali".

La capacità ad alta velocità consente di osservare le cellule viventi e osservare i processi biologici in tempo reale. Tale tecnica offre la speranza di sviluppare un test "basato sulla meccanobiologia" per completare i test biochimici standard.

"Il microscopio a forza atomica è l'unico strumento che consente di mappare le proprietà meccaniche:scattare una fotografia, se vuoi - delle proprietà meccaniche di una cellula viva, " ha detto Raman.

Però, le tecniche esistenti per mappare queste proprietà utilizzando il microscopio a forza atomica sono troppo lente o non hanno una risoluzione sufficientemente elevata.

"Questa innovazione supera questi limiti, principalmente attraverso miglioramenti nell'elaborazione del segnale, " Raman ha detto. "Non hai bisogno di nuove attrezzature, quindi è un modo economico per aumentare i pixel al minuto e ottenere informazioni quantitative. Più importante, abbiamo applicato la tecnica a tre tipi di cellule molto diversi:batteri, globuli rossi umani e fibroblasti di ratto. Ciò dimostra la sua potenziale ampia utilità in medicina e ricerca".

La tecnica è quasi cinque volte più veloce delle tecniche standard del microscopio a forza atomica.