I ricercatori della Washington State University per la prima volta hanno dimostrato di poter utilizzare i campi elettrici per ottenere preziose informazioni sul minuscolo, vescicole galleggianti che si muovono in animali e piante e sono di fondamentale importanza per molte funzioni biologiche.
La nuova tecnica potrebbe rendere più facile e meno costoso per i ricercatori ottenere informazioni importanti su molti processi biologici, dalla comprensione della diffusione dell'infezione nelle persone al miglioramento delle tecniche di somministrazione dei farmaci. Guidati dallo studente laureato Adnan Morshed e Prashanta Dutta, docente presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, il lavoro è stato pubblicato in Fluidi per la revisione fisica .
Alla base di gran parte della biologia ci sono le cellule e, su scale ancora più piccole, bolle simili a cellule che galleggiano nel liquido svolgendo lavori di importanza critica. Così, ad esempio, i neuroni comunicano nel nostro cervello attraverso vescicole che trasportano informazioni e sostanze chimiche da un neurone all'altro. Il virus dell'HIV è un'altra piccola vescicola. Col tempo, la vescicola portatrice dell'HIV cambia e diventa più rigida, il che indica che il virus sta diventando più contagioso.
Ma studiare le proprietà di queste sacche cellulari minuscole e di fondamentale importanza che viaggiano attraverso gli organismi nei fluidi è stato difficile, soprattutto quando i ricercatori arrivano ai corpi mobili più piccoli che hanno una dimensione di 40-100 nanometri. Per studiare i processi biologici su piccola scala, i ricercatori usano microscopi a forza atomica, che richiedono la rimozione delle vescicole dalle loro case galleggianti naturali. Il processo è costoso, ingombrante, e lento. Per di più, portandoli fuori dal loro ambiente naturale, anche i materiali biologici non mostrano necessariamente il loro comportamento naturale, disse Dutta.
Il team di ricerca della WSU ha sviluppato un sistema che utilizza un sistema basato sulla microfluidica e campi elettrici per comprendere meglio le vescicole. Simile a un controllore di un negozio di alimentari che identifica i prodotti mentre vengono passati su uno scanner, i ricercatori applicano campi elettrici in un liquido mentre la vescicola passa attraverso un poro stretto. A causa del campo elettrico, la vescicola si muove, deforma, o reagisce in modo diverso a seconda della sua composizione chimica. Nel caso delle vescicole HIV, ad esempio, i ricercatori dovrebbero essere in grado di vedere il campo elettrico influenzare il più rigido, vescicola più infettiva in modo diverso rispetto a una più flessibile, vescicola meno infettiva. Per la consegna dei farmaci, il sistema potrebbe differenziare una vescicola che contiene più o meno un farmaco, anche se le due cellule potrebbero sembrare identiche al microscopio.
"Il nostro sistema è a basso costo e ad alto rendimento, " ha detto Dutta. "Possiamo davvero scansionare centinaia di campioni alla volta."
Ha aggiunto che possono cambiare la velocità del processo per consentire ai ricercatori di osservare più attentamente i cambiamenti delle proprietà.
I ricercatori hanno sviluppato un modello e lo hanno testato con liposomi sintetici, minuscole sacche che vengono utilizzate per la somministrazione mirata di farmaci. Sperano di iniziare presto a testare il processo con materiali biologici più realistici.
