Moldando como a deformabilidade dos glóbulos vermelhos é avaliada – os pesquisadores desenvolvem uma nova abordagem
Avaliação de deformabilidade de RBC baseada em imagem inteligente por abordagem de classificação de forma (IRIS). Crédito:SUTD Os glóbulos vermelhos (RBCs) transportam oxigênio por todo o corpo e são capazes de passar através de um complexo de capilares estreitos devido à sua capacidade de deformação. “A deformabilidade dos glóbulos vermelhos é um indicador importante da sua saúde e funcionalidade, e alterações nesta propriedade podem sinalizar a presença de doenças”, disse o professor associado Ye Ai da Universidade de Tecnologia e Design de Singapura (SUTD).
Melhorar as técnicas atuais para medir a deformabilidade dos glóbulos vermelhos oferece benefícios na detecção de doenças. Ao ser capaz de detectar precocemente alterações na deformabilidade dos glóbulos vermelhos, os pacientes podem ser diagnosticados e tratados mais cedo, melhorando seu prognóstico. Ferramentas de medição refinadas também ajudarão os pesquisadores a compreender melhor a deformabilidade dos glóbulos vermelhos e seus mecanismos, possivelmente levando a novas terapias.
"No geral, melhorar a forma como a deformabilidade dos glóbulos vermelhos é medida pode levar a melhores ferramentas de diagnóstico, melhor monitoramento da progressão da doença e tratamentos mais eficazes", acrescentou Assoc Prof Ai, que liderou um estudo que desenvolveu a avaliação da deformabilidade dos glóbulos vermelhos baseada em imagem por meio da classificação de formas. (ÍRIS) tecnologia.
No artigo "Avaliação inteligente da deformabilidade baseada em imagem de glóbulos vermelhos por meio da classificação de forma dinâmica", Assoc Prof Ai e sua equipe apresentam o IRIS como uma nova abordagem que pode avaliar a deformabilidade dos glóbulos vermelhos classificando a forma de um glóbulo vermelho que passa por um canal. O estudo foi publicado na revista Sensors and Actuators B:Chemical .
O IRIS usa aprendizado profundo e funciona em quatro estágios:configuração microfluídica, captura de imagem, classificação de formas e avaliação de deformabilidade.
Os eritrócitos são introduzidos pela primeira vez em um canal microfluídico que imita o ambiente natural de um vaso sanguíneo e ficam deformados. As imagens das hemácias que passam são então capturadas por uma câmera de alta velocidade e processadas por um modelo de aprendizado profundo treinado para identificar e classificar as hemácias em seis formas predefinidas que representam diferentes estados de deformação das hemácias.
Finalmente, são avaliadas a frequência e o tipo de cada forma sob diferentes condições. Isso fornece dados quantitativos sobre a deformabilidade dos glóbulos vermelhos que podem ser usados para verificar os impactos do tratamento na saúde e funcionalidade dos glóbulos vermelhos.
Embora o IRIS não seja a primeira técnica a medir a deformabilidade dos glóbulos vermelhos, sua tecnologia baseada em microfluídica oferece muitas vantagens em relação às técnicas tradicionais, como pinças ópticas e microscopia de força atômica. Com a microfluídica, o IRIS produz um rendimento muito maior do que as técnicas tradicionais baseadas em célula única, mas pode ser automatizado e simplificado, reduzindo o trabalho manual de operadores treinados.
Os dispositivos microfluídicos requerem volumes de amostra muito menores e são mais econômicos em comparação com os equipamentos necessários nas técnicas tradicionais. Além disso, os sistemas microfluídicos são facilmente integrados a outras ferramentas e escaláveis para produção em massa. Estas vantagens tornam tais sistemas altamente benéficos em ambientes clínicos e de pesquisa generalizados.
A microfluídica também permite o controle preciso das condições de fluxo nos canais, possibilitando estudos detalhados do comportamento dos glóbulos vermelhos em diferentes ambientes controlados pelo usuário. Mais importante ainda, as técnicas microfluídicas envolvem menos manipulação celular, reduzindo assim as chances de alterar artificialmente o estado natural da célula, o que pode acontecer quando são usadas microscopia de força atômica e pinças ópticas.
Outra vantagem significativa do IRIS é a sua classificação em quatro formatos (4SC). O uso de 4SC em comparação com a classificação de forma zero (0SC) ou de duas formas (2SC) resulta em maior sensibilidade devido ao aumento da resolução dos estados de deformação, melhor poder estatístico e maior precisão de reconhecimento de forma.
Essencialmente, o 4SC classifica os RBC em quatro formas que incluem estados intermediários de deformação. Isso fornece uma visão mais refinada da deformabilidade dos glóbulos vermelhos em comparação com a classificação apenas dos glóbulos vermelhos em dois formatos (2SC) ou nenhum (0SC).
O IRIS apresenta vários benefícios para uso em ambientes clínicos, terapêuticos e de pesquisa. A obtenção de informações detalhadas sobre a deformabilidade dos glóbulos vermelhos permite a detecção e o diagnóstico precoce de doenças, ao mesmo tempo que permite planos de tratamento personalizados para cada paciente.
Como método de alto rendimento, o IRIS também é útil em testes de drogas, onde são gerados grandes volumes de dados. Finalmente, a capacidade da tecnologia de modificar com precisão o ambiente dos glóbulos vermelhos, aliada à sua alta sensibilidade, permite aos investigadores estudar as propriedades dos glóbulos vermelhos sob várias condições, melhorando a investigação e as capacidades clínicas.
Assoc Prof Ai visa expandir e refinar a tecnologia IRIS e validar seus resultados com resultados clínicos. Além disso, ele pretende criar um IRIS portátil para aumentar sua acessibilidade e escopo de aplicação. Em suma, ele prevê que o IRIS se tornará uma ferramenta de diagnóstico confiável, eficaz e acessível no longo prazo.
