Um novo dispositivo eletromagnético que permite medições de alta precisão de uma ampla gama de tecidos biológicos moles estabeleceu um novo padrão de precisão no campo da mecanobiologia, dizem os pesquisadores. O método permite o teste mecânico de tecidos do tamanho de amostras de biópsia humana, tornando-o particularmente relevante para estudos de doenças humanas.
Os tecidos moles do corpo exibem uma ampla gama de propriedades mecânicas, como rigidez e resistência, que são essenciais para o desempenho de suas funções. Por exemplo, os tecidos do trato gastrointestinal são macios para permitir o trânsito e a digestão dos alimentos, enquanto os tendões são relativamente mais rígidos para transmitir força do músculo ao osso, permitindo que nos movamos.
A capacidade de medir com precisão as propriedades mecânicas desses tecidos, que estão sujeitos a alterações durante os processos de desenvolvimento ou devido a doenças, tem profundas implicações para os campos da biologia e da medicina. Atualmente, os métodos para medir essas propriedades são inadequados e sua precisão e confiabilidade permanecem limitadas – até agora.
Novas pesquisas envolvendo pesquisadores da Universidade de Cambridge e do Instituto de Engenharia e Ciências Médicas (IMES) do MIT resultaram em um dispositivo que depende de atuação magnética e detecção óptica, permitindo potencialmente imagens ao vivo do tecido sob um microscópio invertido. Dessa forma, é possível obter informações sobre o comportamento do tecido sob forças mecânicas tanto no nível celular quanto molecular. Os resultados são relatados na revista Avanços da Ciência.
Um eletroímã exerce uma força de tração na amostra de tecido que é montada no dispositivo, enquanto um sistema óptico mede a mudança de tamanho ou forma da amostra.
“Um dos requisitos mais críticos para testes mecânicos de tecidos biológicos moles é a necessidade de imitar as condições fisiológicas do espécime biológico (por exemplo, temperatura, nutrientes) o mais próximo possível, a fim de manter o tecido vivo e preservar suas propriedades biomecânicas”. disse o Dr. Thierry Savin, Professor Associado em Bioengenharia, que liderou a equipe de pesquisa. “Para isso, projetamos uma câmara de montagem transparente para medir as propriedades mecânicas dos tecidos – em escala milimétrica – em seu ambiente fisiológico e químico nativo. O resultado é um dispositivo mais versátil, preciso e robusto que apresenta alta confiabilidade e reprodutibilidade”.
Para avaliar diretamente o desempenho de seu dispositivo eletromagnético, os pesquisadores realizaram um estudo sobre a biomecânica do esôfago de um camundongo e de suas camadas constitutivas. O esôfago é o tubo muscular que liga a garganta ao estômago e é composto por múltiplas camadas de tecido. Os pesquisadores usaram o dispositivo para conduzir a primeira investigação biomecânica de cada uma das três camadas individuais do tecido esofágico do camundongo. Suas descobertas mostraram que o esôfago se comporta como um material compósito de três camadas semelhante aos comumente usados em várias aplicações de engenharia. Para o conhecimento dos pesquisadores, estes são os primeiros resultados obtidos das propriedades mecânicas de cada camada individual do esôfago.
“Nosso estudo demonstrou a confiabilidade aprimorada do dispositivo eletromagnético, produzindo erros na resposta tensão-deformação abaixo de 15% – um nível de precisão nunca visto antes”, disse o Dr. Instituto. “Esperamos que este dispositivo possa eventualmente se tornar o novo padrão no campo da biomecânica dos tecidos, fornecendo um conjunto de dados padronizado para a caracterização da mecânica dos tecidos moles de camundongos e humanos em toda a linha.”
Luca Rosalia, candidato a doutorado no IMES, acrescentou: “Através da análise da biomecânica dos tecidos saudáveis e suas mudanças à medida que ocorrem durante a doença, nosso dispositivo pode eventualmente ser usado para identificar alterações nas propriedades dos tecidos que são de relevância diagnóstica, tornando-se assim um valioso ferramenta para informar as decisões clínicas.”
Com informações de Science Daily.
