As medições das propriedades biomecânicas dentro das células vivas requerem métodos minimamente invasivos. As pinças ópticas são particularmente atraentes como ferramenta. Eles usam o momento da luz para capturar e manipular partículas em micro ou nanoescala. Uma equipe de pesquisadores liderada pela Prof. Dra. Cornelia Denz da Universidade de Münster (Alemanha) desenvolveu agora um método simplificado para realizar a calibração necessária das pinças ópticas no sistema sob investigação. Cientistas da Universidade de Pavia, na Itália, também estiveram envolvidos. Os resultados do estudo foram publicados na revista Relatórios Científicos .

A calibração garante que as medições de diferentes amostras e com diferentes dispositivos sejam comparáveis. Uma das técnicas mais promissoras para calibrar pinças ópticas em um meio viscoelástico é a chamada calibração ativa-passiva. Isso envolve determinar a deformabilidade da amostra sob investigação e a força das pinças ópticas. A equipe de pesquisa agora melhorou ainda mais este método, de modo que o tempo de medição seja reduzido para apenas alguns segundos. O método otimizado oferece assim a possibilidade de caracterizar processos dinâmicos de células vivas. Eles não podem ser estudados com medições mais longas porque as células se reorganizam durante a medição e mudam suas propriedades. Além disso, a redução do tempo de medição também ajuda a reduzir o risco de danos às amostras biológicas devido ao aquecimento induzido pela luz.

Em termos simplificados, o procedimento subjacente para realizar a calibração funciona da seguinte maneira:As partículas de tamanho micro ou nanométrico são incorporadas em uma amostra viscoelástica mantida na platina de um microscópio. Os deslocamentos em escala nanométrica rápidos e precisos do estágio do espécime fazem com que a partícula opticamente presa oscile. Ao medir a luz do laser refratada, mudanças na posição da amostra podem ser registradas, e desta forma, conclusões podem ser tiradas sobre suas propriedades, como rigidez. Isso geralmente é feito sequencialmente em diferentes frequências de oscilação. A equipe liderada por Cornelia Denz e Randhir Kumar, um estudante de doutorado no grupo de pesquisa Münster, agora realizou a medição em várias frequências simultaneamente para uma ampla faixa de frequência. Este método multifrequencial leva a um tempo de medição reduzido de alguns segundos. Os cientistas usaram soluções de metilcelulose em água em diferentes concentrações como amostras. Estas têm uma viscoelasticidade semelhante às células vivas.

Propriedades biomecânicas, como rigidez, a viscosidade e a viscoelasticidade das células e tecidos vivos desempenham um papel crucial em muitas funções celulares vitais, como a divisão celular, migração celular, diferenciação celular e padronização de tecidos. Essas propriedades das células vivas também podem servir como indicadores da progressão da doença. Por exemplo, o início e o desenvolvimento do câncer são normalmente acompanhados por mudanças na rigidez celular, viscosidade, e viscoelasticidade.