(Phys.org) —I ricercatori hanno sposato due tecnologie di imaging biologico, creando un nuovo modo per imparare come le cellule buone vanno male.

"Supponiamo che tu abbia una grande popolazione di cellule, " ha detto Corey Neu, un assistente professore presso la Weldon School of Biomedical Engineering della Purdue University. "Solo uno di loro potrebbe metastatizzare o proliferare, formare un tumore canceroso. Dobbiamo capire cos'è che dà origine a quella cellula cattiva".

Tale progresso consente di studiare contemporaneamente il comportamento meccanico e biochimico delle cellule, che potrebbe fornire nuove informazioni sui processi patologici, ha detto il borsista postdottorato in ingegneria biomedica Charilaos "Harris" Mousoulis.

Essere in grado di studiare il funzionamento interno di una cellula nei minimi dettagli probabilmente fornirebbe informazioni sulle risposte fisiche e biochimiche al suo ambiente. La tecnologia, che combina un microscopio a forza atomica e un sistema di risonanza magnetica nucleare, potrebbe aiutare i ricercatori a studiare le singole cellule tumorali, Per esempio, per scoprire i meccanismi che portano alla metastasi del cancro per la ricerca e la diagnostica.

Le capacità del prototipo sono state dimostrate prendendo spettri di risonanza magnetica nucleare di atomi di idrogeno nell'acqua. I risultati rappresentano una prova del concetto della tecnologia e sono dettagliati in un documento di ricerca apparso online l'11 aprile sulla rivista Lettere di fisica applicata . Il documento è stato co-autore di Mousoulis; ricercatore Teimour Maleki; Babak Ziaie, un professore di ingegneria elettrica e informatica; e Neu.

"Potresti rilevare molti tipi diversi di elementi chimici, ma in questo caso l'idrogeno è bello da rilevare perché è abbondante, " Neu ha detto. "Potresti rilevare il carbonio, azoto e altri elementi per ottenere informazioni più dettagliate sulla biochimica specifica all'interno di una cellula".

Un microscopio a forza atomica (AFM) utilizza una minuscola sonda vibrante chiamata cantilever 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 studiare le molecole, membrane cellulari e altre strutture biologiche.

Però, l'AFM non fornisce informazioni sulle proprietà biologiche e chimiche delle cellule. Quindi i ricercatori hanno fabbricato una microbobina metallica sul cantilever AFM. Una corrente elettrica viene fatta passare attraverso la bobina, inducendolo a scambiare radiazione elettromagnetica con protoni in molecole all'interno della cellula e inducendo un'altra corrente nella bobina, che viene rilevato.

I ricercatori della Purdue eseguono studi di "meccanobiologia" per apprendere come le forze esercitate sulle cellule influenzino il loro comportamento. Nel lavoro incentrato sull'osteoartrite, la loro ricerca include lo studio delle cellule della cartilagine del ginocchio per apprendere come interagiscono con la complessa matrice di strutture e biochimica tra le cellule.

La ricerca futura potrebbe includere lo studio delle cellule in "camere microfluidiche" per testare come rispondono a farmaci specifici e cambiamenti ambientali.

Per il concetto è stata depositata una domanda di brevetto statunitense. La ricerca è stata finanziata dallo Showalter Trust Fund di Purdue e dal National Institutes of Health.