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Os cientistas desenvolvem a técnica original para traçar a elasticidade de componentes da pilha

Os cientistas em Université de Montréal desenvolveram uma técnica original para traçar, numa escala dos milissegundos, a elasticidade dos componentes dentro de uma pilha.

Terramoto das pilhas. Um tanto na mesma maneira que os sismólogos usam as vibrações da terra do planeta para caracterizar sua estrutura profunda, os cientistas descobriram uma maneira de usar vibrações dentro das pilhas para identificar suas propriedades mecânicas. Era assim nascido o campo da sismologia da pilha.

“Nós desenvolvemos uma técnica original para traçar, numa escala dos milissegundos, a elasticidade dos componentes dentro de uma pilha,” disse Guy Cloutier, um pesquisador na universidade do centro de pesquisa do hospital de Montreal (CRCHUM) e o professor em Université de Montréal. “Isto abre um campo de pesquisa novo inteiro no mechanobiology para estudar a dinâmica dos deslocamentos dentro das pilhas e para compreender o impacto destas forças em doenças e em tratamentos.”

A tecnologia, chamada da “elastography do terramoto pilha”, é apresentada em um artigo publicado hoje nas continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS).

A elasticidade é uma propriedade fundamental das pilhas, relativa à anatomia, à função e ao estado patológico de pilhas e de tecidos. Um tumor cancerígeno torna-se rígido. A aterosclerose e os aneurismas vasculares começam com uma perda de elasticidade nas pilhas e nas artérias. As pilhas Endothelial liberam os transmissores que causam o vasoconstriction ou o vasodilation de vasos sanguíneos, segundo as condições mecânicas da tesoura associadas com o fluxo e a geometria da embarcação.

“Até aqui, foi difícil medir as mudanças mecânicas que ocorrem continuamente nas pilhas,” explicou o político Grasland-Mongrain, um estagiário cargo-doutoral no laboratório de Guy Cloutier e o autor principal do estudo. “Com técnicas actuais, com base na deformação da pilha, microscopia atômica da força e Brillouin que dispersam, pode tomar diverso dúzia minutos à elasticidade da medida. Com certeza as aplicações, esta são muito demasiado lentas porque os milhares de eventos podem ocorrer em uma pilha, tal como transferências do íon, estimulações do neurônio e morte celular. Estes fenômenos seriam mais fáceis de seguir se nós podíamos medir muito rapidamente as propriedades mecânicas das pilhas.”

Com o equipamento simples que consiste em um microscópio padrão, em micropipettes e em uma câmera de alta velocidade, os pesquisadores desenvolveram um método revolucionário de observar, no tempo real, nos deslocamentos e nas forças actuais em oocytes do rato. De acordo com Greg FitzHarris, um pesquisador no CRCHUM, professor de Université de Montréal e um dos colaboradores do projecto, “com este método celular novo da imagem lactente, nós poderemos investigar os mecanismos novos envolvidos na divisão de pilha durante a formação do embrião”.

“No início, nós não tivemos nenhuma ideia do nível de definição espacial que nós poderíamos esperar para, que é o que nos deu a ideia de usar oocytes do rato,” Guy Cloutier adicionado. “Estas pilhas são grandes - aproximadamente 80 mícrons no diâmetro - e são conseqüentemente mais fáceis de ver com nossa técnica nova do microelastography. Em nossas experiências, nós podíamos observar vibrações mecânicas na pilha que dura menos do que uns milésimos de um segundo, agradecimentos à câmera usada, que pode capturar 200.000 frames por segundo.” Por a comparação, um filme tem geralmente somente 25 frames por segundo.  

Com as imagens capturadas, estas vibrações podem ser utilização medida deslocamento-seguindo algoritmos. Mas como pode um mapa da elasticidade intracelular ser reconstruído destas vibrações? A resposta: Usando uma técnica da correlação do ruído, uma aproximação tornou-se por sismólogos quando medem as vibrações produzidas por terremotos para determinar a composição de rochas subterrâneas.

“Nós usamos este mesmo princípio para explorar a estrutura interna da pilha de um ponto de vista mecânico, aplicando o elastography da onda de tesoura na escala do micrômetro,” disse Stefan Catheline, um físico no Institut de nacional la santé e médicale pesquisa do la do de (INSERM) e pesquisador na universidade de Lyon em França. “Uma onda é enviada na pilha em uma velocidade proporcional à elasticidade dos componentes que encontra, como o citoplasma, o núcleo ou os outros componentes da pilha. A elasticidade é medida avaliando a velocidade das vibrações em tempo e em espaço.”

O político Grasland-Mongrain explicou o processo que foi completamente fazer suas observações: “Usando um actuador piezoeléctrico do micropipette, nós induzimos vibrações de alta freqüência (15.000 por segundo dos ciclos) em oocytes vivos do rato. Com as imagens capturadas pela câmera, nós medimos as vibrações dentro da pilha, usando um algoritmo óptico do fluxo desenvolvido inicialmente para aplicações do ultra-som. Em seguida, o algoritmo da correlação do ruído permitiu que nós traçassem a elasticidade da pilha inteira. Assim, neste estudo, nós podíamos mostrar, entre outras coisas, que uma redução significativa na elasticidade do oocyte do rato ocorreu quando os oocytes trataram com o cytochalasin, uma substância conhecida para interromper seu cytoskeleton.”

Esta elasticidade inovativa da pilha que traça a tecnologia abre a porta a muitas aplicações práticas na biologia e na medicina, se para o cancro, a infecção micróbio-induzida, scarring ou a engenharia do tecido. “Agora que nós mostramos a possibilidade da tecnologia, nós podemos ajustar o método e para desenvolver colaborações com os peritos na biologia celular e molecular, na fisiologia e no mechanobiology para explorar o potencial incrível deste campo de pesquisa,” Guy Cloutier concluiu.