Nel XVII secolo due giganti della scienza, Isaac Newton e Robert Hooke, cercavano entrambi di capire come le ali delle farfalle e dei pavoni, che sono fatti dello stesso materiale delle nostre unghie e dei nostri capelli, potrebbero colori di una qualità così brillante. Entrambi sono giunti alla stessa conclusione, il colore era il risultato di minuscole strutture sull'ala, strutture così piccole che non potevano osservarlo da soli ma avevano dedotto dovessero esistere.

La scienza e la tecnologia sono progredite molto in quei 300 anni e non solo possiamo facilmente osservare la struttura dell'ala di una farfalla che produce un colore così brillante, ma possiamo facilmente crearli noi stessi. Ispirato da questo tipo di colore strutturale, ricercatori dell'Istituto per la scienza integrata del materiale cellulare (iCeMS) dell'Università di Kyoto, guidato dal Prof. Easan Sivaniah, in collaborazione con ricercatori della Semmelweis University e della Kyoto University Medical School, hanno prodotto un dispositivo a colori strutturale per misurare il battito delle cellule cardiache che sperano contribuirà ad accelerare il processo dei test farmaceutici.

Come l'ala di una farfalla, questo dispositivo produce colore strutturale da micro-disegni sviluppati sulla superficie di un gel polimerico. Le cellule cardiache che battono sul dispositivo causano un cambiamento del colore strutturale che può essere rilevato facilmente con microscopi a bassa potenza.

Durante lo sviluppo farmaceutico, lo screening di farmaci con diversi tipi di cellule è essenziale per eliminare i farmaci potenzialmente pericolosi prima che vengano testati sugli esseri umani. Durante questa fase iniziale, i metodi ad alta produttività sono importanti per risparmiare tempo e costi. Il nuovo dispositivo utilizza la contrazione delle cellule cardiache per modificare le proprietà di riflessione della luce del dispositivo e, di conseguenza, il battito delle cellule può essere misurato facilmente in modo non invasivo, facilitando test ad alto rendimento. In qualità di autore principale, Andrew Gibbons dice, "Le malattie cardiache sono una delle principali cause di morte in tutto il mondo. Trovare modi facili e precoci per lo screening dei buoni farmaci per i malati di cuore è vitale".

I ricercatori sono stati in grado di dimostrare l'utilità pratica del loro nuovo dispositivo monitorando l'andamento del battito delle cellule cardiache durante l'applicazione dei farmaci. Sono stati in grado di registrare contemporaneamente il pattern di battito dell'intera coltura cellulare, grazie alla loro capacità di osservare a basso ingrandimento.

Prof. Sivaniah, capo del Pureosity Laboratory presso iCeMS è specializzato in polimeri e scienza dei materiali ed è interessato all'intersezione tra la scienza dei materiali e il mondo biologico. "Questo è stato un progetto davvero unico ed entusiasmante per noi, non ci sono molti luoghi che possono facilmente facilitare questo tipo di ricerca multidisciplinare."