Gli scienziati hanno sviluppato una tecnica di elastografia ottica che potrebbe rivoluzionare l'accuratezza e la facilità con cui gli operatori sanitari possono rilevare le alterazioni biomeccaniche di cellule e tessuti.

Uno studio derivato da una collaborazione internazionale tra l'Università di Exeter, Gloucestershire Hospitals NHS Foundation Trust, l'Università di Perugia (Italia) e l'Istituto dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IOM-CNR) hanno applicato un approccio biofotonico innovativo per evidenziare come i processi microscopici guidano la modificazione meccanica nei tessuti biologici.

Il team di esperti, coordinato dalla Dott.ssa Francesca Palombo dell'Università di Exeter e dal Prof. Daniele Fioretto dell'Università di Perugia, Italia, analizzato il grande potenziale della tecnica nell'indagine dei tessuti su microscala.

Mentre le proprietà meccaniche sia delle cellule che dei tessuti giocano un ruolo fondamentale nella funzione delle cellule e nel modo in cui si sviluppa la malattia, i metodi tradizionali per studiare queste proprietà possono essere limitati e invasivi.

Gli scienziati hanno recentemente utilizzato la microscopia Brillouin, una forma di imaging che utilizza la luce per creare una misurazione acustica delle cellule e dei tessuti, per condurre studi non invasivi su queste proprietà biomeccaniche.

Però, un fattore di complicazione in queste misurazioni è il contributo dell'acqua sia alla biomeccanica dei tessuti che delle cellule, così come lo stesso spettro di Brillouin.

Ora, per il nuovo studio, il team ha utilizzato idrogel biopolimerici naturali per imitare il tessuto umano e confrontare i risultati con le misurazioni effettuate in campioni di tessuto umano.

Hanno scoperto che questa nuova tecnica consente indagini sulle proprietà funzionali dei tessuti (e alterazioni) su scala subcellulare, il che significa che i professionisti possono ottenere informazioni dall'analisi di una nuova regione spazio-temporale dei processi biologici.

I risultati di questo studio dimostrano che, mentre l'acqua svolge un ruolo importante nella determinazione delle proprietà meccaniche, l'effetto del soluto comprese le proteine, lipidi e altri componenti è evidente soprattutto sulla viscosità, che è rilevante per il trasporto di metaboliti e molecole attive.

La ricerca è stata pubblicata su Progressi scientifici .

Dottor Palombo, professore associato di spettroscopia biomedica presso l'Università di Exeter, ha dichiarato:"Abbiamo deciso di comprendere le basi dei segnali di Brillouin nei campioni biomedici.

"Facendo un passo indietro per analizzare i fondamenti di questo processo di diffusione della luce, abbiamo fatto un sostanziale progresso in quanto ora comprendiamo il contributo distintivo delle dinamiche interfacciali, oltre l'acqua sfusa, alla risposta viscoelastica dei tessuti biologici.

"Questo ha implicazioni di vasta portata in quei cambiamenti di fase, così come l'anisotropia acustica, sono scenari ideali in cui l'imaging Brillouin fornisce informazioni uniche. Stiamo ancora lavorando per stabilire la rilevanza di questa tecnica nelle scienze mediche, tuttavia è indiscutibile che offre un inestimabile meccanismo di contrasto per rilevare stati fisiologici e patologici".