Un accademico dell'Università di Nottingham ha vinto una prestigiosa borsa di studio quinquennale per esplorare l'uso di onde sonore innocue per visualizzare in profondità le cellule viventi per aiutare la diagnosi precoce di malattie come il cancro.

Membro della Royal Academy of Engineering, Dott. Fernando Perez-Cota, dalla Facoltà di Ingegneria, sta costruendo uno strumento di imaging unico che utilizza il suono a lunghezza d'onda sub-ottica (o fononi). I fononi sono generalmente utilizzati nelle industrie dei semiconduttori e dell'elettronica di consumo, tuttavia il loro uso nell'imaging scientifico è qualcosa di nuovo.

Dottor Perez, del Gruppo Ottica e Fotonica, spiega:"Molte tecniche di imaging ottico esistenti falliscono perché disturbano o uccidono le cellule nel processo di imaging, soprattutto con l'uso di coloranti chimici tossici. Suono, a confronto, è innocuo per la vita. Ultrasuoni, ad esempio, è l'unico metodo sicuro per visualizzare embrioni umani viventi.

"Per sfruttare questo a livello cellulare, i fononi sono la scelta giusta in quanto la loro lunghezza d'onda è dell'ordine dei nanometri. Questo uso degli ultrasuoni microscopici è attualmente non sfruttato nelle scienze della vita e nell'assistenza sanitaria, ma ha molti potenziali vantaggi nell'imaging 3D, che è qualcosa su cui indagherò sul progetto."

Il nuovo microscopio a ultrasuoni utilizzerà brevi impulsi laser per generare fononi che si diffondono nelle cellule. Il segnale capta e restituisce le variazioni di "durezza" (elasticità) delle caratteristiche cellulari (membrana, nucleo, ecc) per creare un'immagine 3D più dettagliata che sarebbe percepibile usando la luce.

Lo strumento fonone consentirà agli scienziati di osservare le proprietà meccaniche all'interno delle cellule viventi con una risoluzione molto più elevata rispetto agli attuali metodi ottici o acustici, con conseguente migliore qualità dell'immagine, e per periodi di tempo più prolungati.

I ricercatori possono anche utilizzare lo strumento per studiare come le cellule anormali e sane possono rispondere in modo diverso ai farmaci, variazioni di temperatura, dieta e atmosfera.

Mentre il microscopio fononico supporterà una maggiore comprensione di molti problemi nella biologia cellulare, Il dottor Perez intende concentrare la sua ricerca su problemi di salute come il cancro, parassitologia, osteoporosi e fertilità.

"C'è una grande quantità di prove che l'elasticità delle cellule tumorali differisce in modo significativo dalle cellule normali, tuttavia catturare i tratti di queste cellule in dettaglio microscopico si è rivelato difficile in passato. Lo strumento fonone potrebbe potenzialmente aiutare la diagnosi precoce della malattia o migliorare la comprensione scientifica di come si comportano le cellule, mutare e diffondersi nel corpo umano, " aggiunge il dottor Perez.