p Fluidos fibrosos especializados fluem pelas articulações humanas e ajudam a constituir substâncias como o muco. Esses fluidos contêm longos, moléculas flexíveis como polímeros ou proteínas, dando-lhes a capacidade de esticar e absorver choques. p Contudo, os cientistas ainda precisam entender completamente como esses fluidos enigmáticos interagem com estruturas biológicas de pequena escala. Estruturas de particular interesse são cílios - minúsculas projeções semelhantes a fios de cabelo presas à membrana celular, que ondulam para realizar funções como limpar contaminantes das vias respiratórias. Essas interações fluido-estrutura são importantes para entender precisamente como os cílios se movem para realizar suas funções biológicas. Contudo, essas interações ocorrem em uma escala tão pequena que têm sido difíceis de estudar experimentalmente.

p Agora, pesquisadores da Unidade de Micro / Bio / Nanofluídica da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) identificaram algumas características-chave de como esses fluidos viscoelásticos fluem em torno dos cílios. Os fluidos viscoelásticos são viscosos, como melaço, bem como elástico. O estudo, publicado em Pequena , sugere que é a elasticidade dos fluidos que impulsiona o movimento padronizado dos cílios, dizem os pesquisadores.

p Entrando no mundo do muito pequeno

p Para configurar seu experimento, os cientistas escavaram microcanais em vidro de sílica fundido. Esses canais continham um ou dois postes cilíndricos flexíveis anexados a um lado do canal, que representava cílios.

p Os cientistas então usaram bombas de seringa para impulsionar uma solução viscoelástica através dos microcanais de vidro em uma velocidade precisamente controlada. O fluido experimental continha micelas semelhantes a vermes (também chamadas de polímeros vivos), que são estruturas flexíveis de tamanho mícron que imitam o movimento de moléculas biológicas presentes nos fluidos corporais humanos.

p Os pesquisadores fizeram uma série de medições, usando três microscópios separados de alta potência com diferentes técnicas ópticas para capturar o comportamento e as propriedades do fluido conforme ele interagia com os postes.

p Primeiro, os cientistas usaram um método chamado velocimetria de imagem de micropartículas para registrar a velocidade do fluido conforme ele fluía ao redor dos postes. Eles observaram que o fluido preferencialmente se movia em torno de um lado dos postes, deixando fluido virtualmente estacionário do outro lado. Em certas velocidades de fluxo, Contudo, o fluido no lado estacionário começou a fluir em um movimento espasmódico.

p Conforme o fluido se movia, o poste começou a oscilar. "Um aspecto importante do estudo foi a nossa capacidade de rastrear cuidadosamente as oscilações resultantes das postagens em função do tempo usando microscopia de vídeo de alta velocidade, "disse o Dr. Simon Haward, o líder do grupo da unidade.

p Usando um método chamado microscopia de luz polarizada de alta velocidade, eles também foram capazes de rastrear as regiões ao redor dos postes cilíndricos onde as micelas semelhantes a vermes se esticavam elasticamente, e correlacionar a quantidade de alongamento com a posição dos postes.

p Ao interagir com o fluido, dois postes localizados próximos um do outro começaram a oscilar em sincronia quase perfeita, sugerindo que a elasticidade do fluido está mediando o batimento síncrono dos cílios de uma célula, dizem os pesquisadores.

p "A dinâmica de tempo síncrona dos postes é completamente transmitida pelo próprio fluido, "disse o Dr. Cameron Hopkins, o primeiro autor do estudo. "Contudo, isso só acontece em condições específicas. Se aumentarmos a taxa de fluxo e, portanto, a influência da elasticidade do fluido, então perdemos a regularidade das oscilações e torna-se irregular. "

p Desenvolvendo novos modelos biológicos

p Seguindo em frente, os cientistas esperam estudar como a alteração da flexibilidade e das distâncias entre os postes cilíndricos afetará seu comportamento. Hopkins e seus colegas também esperam repetir o experimento em um sistema maior com até vinte postes cilíndricos para emular uma série de cílios.

p "Nossa configuração experimental atual é uma geometria idealizada - é claro, sistemas biológicos reais são muito mais complicados, "disse a Professora Amy Shen, o chefe da Unidade de Micro / Bio / Nanofluídicos. "Este modelo atual é um trampolim para algo mais complexo e mais relevante do ponto de vista biológico."

p Os pesquisadores esperam que novas pesquisas ajudem a iluminar a física dos muito pequenos - e talvez forneçam insights sobre os movimentos dinâmicos que ocorrem dentro de nossas células.