p Pesquisadores da Duke University descobriram uma maneira de aumentar a eficácia e segurança da sonogenética ou modulação ultrassônica, técnicas emergentes que usam ondas sonoras para controlar o comportamento de neurônios individuais ou para promover o crescimento de tecidos e a cura de feridas em outras células. p A terapia ultrassônica costuma usar ondas de ultrassom direcionadas para criar bolhas de cavitação - pequenos balões de bolsas de ar que oscilam rapidamente, que esticam as membranas celulares próximas quando se rompem. Este alongamento pode ativar os canais de íons de cálcio, fazendo um neurônio disparar, ou pode sinalizar os mecanismos de reparo do corpo para acelerarem.

p Se uma bolha for muito grande ou muito próxima, Contudo, a técnica pode danificar ou destruir células próximas. Embora este possa ser o resultado desejado em aplicações como terapia do câncer, os pesquisadores da sonogenética geralmente desejam evitar danos.

p Em um novo estudo, engenheiros biomédicos descobriram que, ao anexar esferas microscópicas a receptores na superfície da célula, eles podem produzir o alongamento de células da técnica, efeitos de liberação de cálcio com muito mais segurança.

p Os resultados apareceram online na semana de 25 de dezembro, 2017 na Proceedings of the National Academy of Science .

p "Para fazer com que os canais iônicos e os poros da membrana de uma célula se abram, você normalmente tem que esticá-lo muito forte e muito rápido, "disse Pei Zhong, o Anderson-Rupp Professor de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais na Duke. "Mas descobrimos que anexar microesferas à superfície da célula amplifica a resposta da célula durante a cavitação e produz o mesmo resultado com muito menos risco de lesão celular."

p Produzido quando uma força cria um vazio no líquido, bolhas de cavitação podem ser poderosas o suficiente para causar sérios danos às hélices dos navios. Embora as bolhas de cavitação criadas durante os procedimentos médicos não sejam tão fortes, eles ainda podem causar muitos danos. E por causa de sua velocidade e aleatoriedade, é muito difícil estudar seus efeitos nas células próximas.

p O novo estudo é o primeiro a usar uma plataforma experimental que a equipe de Zhong construiu em 2015 para estudar a sonoporação que produz bolhas de cavitação em tandem exatamente no mesmo local todas as vezes. Ao colocar diferentes tipos de células a várias distâncias das bolhas, os pesquisadores podem começar a explorar os detalhes de como as células respondem.

p Para o primeiro estudo de acompanhamento usar a plataforma, Zhong optou por olhar para a sinalização de cálcio.

p "A sinalização de cálcio regula muitas funções celulares importantes, como contração muscular, comunicação neural, transcrição de genes e crescimento de tecidos, "disse Fenfang Li, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Zhong e principal autor do estudo. "Estudos anteriores mostraram que a sonogenética e a sonoporação causam uma resposta ao cálcio, que pode fazer os neurônios dispararem ou promover a cura em outras células, então queríamos dar uma olhada mais de perto. "

p Os resultados mostraram que as bolhas de cavitação na verdade produzem dois tipos de respostas de cálcio:ondas lentas e ondas rápidas. Mas o mais interessante, o estudo mostrou que microesferas presas à superfície da célula podem captar parte da energia das bolhas, de modo que puxam a superfície da membrana. Isso fornece deformação mais localizada - e uma resposta de cálcio mais forte - de uma forma mais lenta, onda mais suave.

p "Esta estratégia pode estimular as células a uma distância segura das bolhas de cavitação, "disse Zhong." A abordagem deve tornar muito mais fácil para os pesquisadores usarem com segurança a sonogenética em terapias humanas. "