p Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram um dispositivo em miniatura que é sensível o suficiente para sentir as forças geradas pelas bactérias natatórias e ouvir o batimento das células do músculo cardíaco. p O dispositivo é uma fibra óptica de tamanho nano que é cerca de 100 vezes mais fina do que um fio de cabelo humano. Ele pode detectar forças de até 160 femtonewtons - cerca de dez trilhões de vezes menor do que um newton - quando colocado em uma solução contendo bactéria Helicobacter pylori viva, que são bactérias natatórias encontradas no intestino. Em culturas de células do músculo cardíaco batendo de camundongos, a nanofibra pode detectar sons até -30 decibéis - um nível que está mil vezes abaixo do limite do ouvido humano.

p "Este trabalho pode abrir novas portas para rastrear pequenas interações e mudanças que não podiam ser rastreadas antes, "disse o professor de nanoengenharia Donald Sirbuly da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs, quem conduziu o estudo.

p Alguns aplicativos, ele imagina, incluem a detecção da presença e atividade de uma única bactéria; monitorar a formação e a quebra de vínculos; detectar mudanças no comportamento mecânico de uma célula que pode sinalizar que ela está se tornando cancerosa ou sendo atacada por um vírus; ou um mini estetoscópio para monitorar a acústica celular in vivo.

p O trabalho é publicado em Nature Photonics em 15 de maio.

p A fibra óptica desenvolvida por Sirbuly e colegas é pelo menos 10 vezes mais sensível do que o microscópio de força atômica (AFM), um instrumento que pode medir forças infinitesimalmente pequenas geradas por moléculas em interação. E embora os AFMs sejam dispositivos volumosos, essa fibra óptica tem apenas várias centenas de nanômetros de diâmetro. "É um mini AFM com a sensibilidade de uma pinça óptica, "Sirbuly disse.

p O dispositivo é feito de uma fibra extremamente fina de dióxido de estanho, revestido com uma fina camada de polímero, chamado polietilenoglicol, e cravejado de nanopartículas de ouro. Para usar o dispositivo, pesquisadores mergulham a nano fibra óptica em uma solução de células, envie um feixe de luz pela fibra e analise os sinais de luz que ela envia. Esses sinais, com base em sua intensidade, indicam quanta força ou som a fibra está captando das células vizinhas.

p "Não somos apenas capazes de captar essas pequenas forças e sons, podemos quantificá-los usando este dispositivo. Esta é uma nova ferramenta para sondagem nanomecânica de alta resolução, "Sirbuly disse.

p É assim que o dispositivo funciona:conforme a luz viaja pela fibra óptica, ele interage fortemente com as nanopartículas de ouro, que então espalham a luz como sinais que podem ser vistos com um microscópio convencional. Esses sinais de luz aparecem em uma intensidade particular. Mas essa intensidade muda quando a fibra é colocada em uma solução contendo células vivas. Forças e ondas sonoras das células atingem as nanopartículas de ouro, empurrando-os para a camada de polímero que os separa da superfície da fibra. Empurrar as nanopartículas para mais perto da fibra permite que elas interajam mais fortemente com a luz que desce pela fibra, aumentando assim a intensidade dos sinais de luz. Os pesquisadores calibraram o dispositivo para que pudessem corresponder as intensidades do sinal a diferentes níveis de força ou som.

p A chave para fazer isso funcionar é a camada de polímero da fibra. Ele age como um colchão de molas que é sensível o suficiente para ser comprimido em diferentes espessuras pelas forças fracas e ondas sonoras produzidas pelas células. E Sirbuly diz que a camada de polímero pode ser ajustada - se os pesquisadores quiserem medir forças maiores, eles podem usar um revestimento de polímero mais rígido; para maior sensibilidade, eles podem usar um polímero mais macio como um hidrogel.

p Seguindo em frente, os pesquisadores planejam usar as nanofibras para medir a bioatividade e o comportamento mecânico de células individuais. Trabalhos futuros também incluem melhorar as capacidades de "escuta" das fibras para criar estetoscópios biológicos ultrassensíveis, e ajustar sua resposta acústica para desenvolver novas técnicas de imagem.