p A primeira técnica de imagem in vivo baseada em nanopartículas que um dia pode ser usada para ajudar a diagnosticar e até mesmo tratar o câncer foi desenvolvida por pesquisadores que colaboraram com o estado de Michigan. Universidades Johns Hopkins e Stanford. p A técnica captura propriedades mecânicas em assuntos vivos que investigam relações fundamentais entre a física e a biologia in vivo (em um organismo vivo). Os resultados são publicados na revista Materiais Hoje .

p Bryan Smith, professor associado de engenharia biomédica na MSU, trabalhou com colegas para desenvolver as minúsculas partículas, que, uma vez dentro das células vivas, pode revelar informações importantes sobre a estrutura celular - incluindo como as células tumorais mudam fisicamente à medida que formam um tumor.

p "Nós projetamos a capacidade de medir e quantificar as propriedades nanomecânicas de células vivas individuais dentro do corpo de um animal vivo pela primeira vez, "Smith disse.

p Em um estudo no início deste ano, Smith e sua equipe desenvolveram nanopartículas que ajudaram a "comer" a aterosclerose, o acúmulo de placa nas artérias que pode levar a um ataque cardíaco. As partículas entraram seletivamente nas células do sistema imunológico conhecidas como macrófagos, entrega de uma droga que instrui as células a devorarem as placas prejudiciais.

p Agora, Smith e seus colegas criaram uma técnica usando diferentes nanopartículas que podem ser incorporadas em vários tipos de células, incluindo células cancerosas da mama, em animais vivos. Analisar como as partículas se movem dentro da célula pode revelar muito sobre suas propriedades físicas internas.

p "Não existia anteriormente nenhum método para examinar as propriedades mecânicas em seres vivos - por exemplo, em mamíferos, com alta resolução espacial, "Smith disse." Tais técnicas prometem abrir caminhos inteiramente novos de investigação para o diagnóstico e tratamento de doenças. "

p Sabe-se que as propriedades mecânicas dos tecidos biológicos desempenham um papel importante em muitos estados de doença, incluindo doenças cardíacas, inflamação e câncer, bem como a fisiologia normal, como a migração celular e o desenvolvimento do organismo. No estudo atual, Smith e sua equipe usaram nanopartículas para primeiro comparar as propriedades mecânicas entre as células em cultura - padrão 2-D e 3-D - e em animais vivos.

p Rastrear o movimento das nanopartículas revelou que o ambiente em que as células são observadas afeta muito suas propriedades mecânicas - o que pode significar que certos modelos de células podem não ser representações válidas de animais vivos.

p "Isso diz aos cientistas do câncer interessados ​​na mecânica do câncer que as condições 2-D podem se replicar mal, e que certas condições 3-D ficam substancialmente mais próximas, para imitar as condições dentro do mouse ao vivo, "Smith disse.

p A próxima parte do experimento examinou o que realmente acontece com a estrutura interna das células cancerosas quando elas começam a formar tumores. Os métodos anteriores não conseguiam responder à pergunta porque eram muito invasivos para serem testados em seres vivos.

p Novamente, observar o movimento das nanopartículas dentro das células, a equipe mediu o quão "compatível, "ou macio, as células eram. Mais importante, eles descobriram que a flexibilidade das células normais permaneceu estável ao longo do tempo, mas como as células cancerosas formaram um tumor no período de uma semana, eles endureceram.

p "Descobrimos que quando um tumor começa a se formar em um camundongo vivo, as células tumorais individuais enrijecem mecanicamente. Este é um achado fundamental que, em última análise, provavelmente terá implicações para a disseminação do câncer (metástase) e letalidade do tumor, "Smith disse." A descoberta foi possível através da integração de imagens de última geração e tecnologias de rastreamento de partículas de nossos laboratórios e de nossos colaboradores. "

p A pesquisa tem uma série de aplicações promissoras na medicina. Uma delas é simplesmente avaliar quais métodos de cultura de células são suficientes, como organismos vivos, para fornecer informações significativas. Outra é medir as propriedades mecânicas das células de funções biológicas comuns, incluindo o desenvolvimento de órgãos, em organismos vivos.

p Talvez a aplicação mais interessante seja no diagnóstico e tratamento de doenças, Smith disse. As nanopartículas podem ser usadas para monitorar a saúde das células e os tipos de mudanças pelas quais passam nos processos de doenças - e podem até alterar esse curso.

p Smith e seus colegas planejam olhar para a formação e disseminação de metástases de câncer, que causam cerca de 90% das mortes por câncer.

p "Espero que um dia possamos tratar a física da metástase, "disse ele." Mas, devemos primeiro entender a mecânica e como mudá-la afeta o comportamento celular. Agora estamos investigando isso. "