Sensor mede crescimento celular

De acordo com o estudo desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Illinóis, EUA, a fusão entre os conhecimentos da engenharia de micro-escala e da biologia celular podem trazer enormes benefícios à saúde humana. Os resultados desse estudo podem ser encontrados no artigo que foi publicado na edição online do dia 10 de novembro da revista Proceedings of the National Academy of Science.

Nele os cientistas descreveram como foi possível medir diretamente as propriedades biofísicas de células humanas de adenocarcinoma de cólon (HT29), tais como, a massa e a rigidez, por meio de um conjunto de sistemas de sensores micro eletrônicos (do inglês, micro-electro-mechanical systems, MEMS). É a primeira vez que uma equipe de pesquisadores consegue, durante um longo período, medir a massa individual de um conjunto de células e acompanhar as várias divisões.

De acordo com os pequisadores, o que difere os outros tipos de sensores de massa dos MEMS, é que esse último mantém uniforme a sensibilidade de massa sobre a superfície de fixação da célula. Outra característica importante desses micro sensores é a capacidade de formar imagens das células que podem ser observadas ao microcópio, durante o seu crescimento sobre o chip. Isso possibilita o monitoramento dos processos celulares e das alterações das massas.

Os microsensores são minúsculas plataformas de silício suspensas, com 50 mícrons de largura.  Presas a um chip, elas vibram a uma freqüência particular, que muda de acordo com o aumento da massa da célula, fazendo com que a frequência ressonante do sensor diminua. Em cada chip foram desenvolvidos centenas de arranjos de sensores, sobre os quais as células se fixaram A partir daí, foi possível coletar dados de várias células de uma vez e medir as propriedades individuais.

Por meio da medição do desvio da frequência do sensor de massa contendo células fixas em crescimento e por meio de uma modelagem analítica, os pesquisadores obtiveram o módulo de Young – também conhecido como modelo de elasticidade – das células não fixadas. Esse módulo é um parâmetro mecânico que proporciona uma medida da rigidez de um material sólido. De posse desses dados e usando um modelo analítico, os cientistas descobriram como se dá a dependência entre a medição da massa celular com a sua rigidez celular. Após realizar o crescimento individual das células sobre os sensores de, os pesquisadores puderam medir a massa de cada uma delas por um período de mais de 50 horas.

Os experimentos realizados com as células epiteliais de cólon e que aderiram aos sensores, mostraram um aumento nas taxas de crescimento e maior massa celular. Foi possível observar também, que a taxa média de crescimento aumentou linearmente com a massa celular à uma taxa de 3,25% por hora.

Esses resultados deixam claro que o desenvolvimento tecnológico da micro e da nanotecnologia, aliado aos conhecimentos da biologia celular, principalmente sobre os processos de crescimento e divisão celulares, poderá ser útil para estudos nas áreas da oncologia, engenharia de tecidos e desenvolvimento de medicamentos.  Além das células utilizadas nesse estudo, os cientistas pretendem extender suas pesquisas para outras tipos celulares, explorando medições ópticas e marcadores fluorescentes.