Da mesma forma que uma fechadura arrombada revela que alguém arrombou um prédio, o endurecimento de uma estrutura ao redor das células no corpo humano pode indicar que o câncer está invadindo outro tecido.

Monitorando as mudanças nesta estrutura, chamada de matriz extracelular, daria aos pesquisadores outra maneira de estudar a progressão da doença. Mas detectar mudanças na matriz extracelular é difícil de fazer sem danificá-la.

Os engenheiros da Purdue University construíram um dispositivo que permitiria aos especialistas em doenças carregar uma amostra de matriz extracelular em uma plataforma e detectar sua rigidez por meio de ondas sonoras. O dispositivo é descrito em um estudo publicado na revista. Lab on a Chip e demonstrado em um vídeo do YouTube em youtu.be/hPvY0Sj0vxY.

"É o mesmo conceito de verificar se há danos na asa de um avião. Há uma onda sonora se propagando pelo material e um receptor do outro lado. A forma como a onda se propaga pode indicar se há algum dano ou defeito sem afetar o próprio material, "disse Rahim Rahimi, um professor assistente de engenharia de materiais da Purdue, cujo laboratório desenvolve materiais inovadores e dispositivos biomédicos para enfrentar os desafios da saúde.

Cada tecido e órgão tem sua própria matriz extracelular única, mais ou menos como os edifícios em uma rua variam em estrutura dependendo de sua finalidade. A matriz extracelular também vem com "telefones fixos, "ou pistas estruturais e químicas, que suportam a comunicação entre células individuais alojadas na matriz.

Os pesquisadores tentaram alongamento, comprimir ou aplicar produtos químicos a amostras da matriz extracelular para medir este ambiente. Mas esses métodos também são propensos a danificar a matriz extracelular.

A equipe de Rahimi desenvolveu uma maneira não destrutiva de estudar como a matriz extracelular responde à doença, substâncias tóxicas ou drogas terapêuticas. O trabalho inicial para este estudo foi realizado em colaboração com o laboratório de Sophie Lelièvre, um professor de farmacologia do câncer em Purdue, para identificar como os fatores de risco afetam a matriz extracelular e aumentam o risco de desenvolver câncer de mama.

O dispositivo é um "lab-on-a-chip" conectado a um transmissor e receptor. Depois de derramar a matriz extracelular e as células que ela contém na plataforma, o transmissor gera uma onda ultrassônica que se propaga através do material e então aciona o receptor. A saída é um sinal elétrico que indica a rigidez da matriz extracelular.

Os pesquisadores primeiro demonstraram o dispositivo como uma prova de conceito com células cancerosas contidas em hidrogel, que é um material com consistência semelhante a uma matriz extracelular. A equipe agora está estudando a eficácia do dispositivo em matrizes extracelulares de colágeno.

O dispositivo pode ser facilmente ampliado para executar muitas amostras de uma vez, Rahimi disse, como em uma matriz. Isso permitiria aos pesquisadores examinar vários aspectos diferentes de uma doença simultaneamente.