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Cientistas movimentam células vivas usando apenas luz

12 de novembro de 2009

Pesquisadores da Universidade Central da Flórida, nos Estados Unidos, demonstraram pela primeira vez que a luz pode guiar suavemente e alterar a direção de células vivas no interior de culturas em laboratório.

A possibilidade de dirigir opticamente as células pode se tornar um instrumento importante para explorar o poder curativo das células-tronco, guiando-as para áreas do corpo que estão precisando de tratamento.

Objetivos de longo prazo

Os resultados, apresentados na Conferência Internacional de Lasers e Eletro-óptica e Eletrônica Quântica, foram obtidos pela equipe liderada pelos professores Aristide Dogariu, que é cientista na área de óptica e fotônica, e Kiminobu Sugaya, pesquisador de células-tronco.

As implicações de longo prazo do trabalho incluem a estimulação e o controle da regeneração de tecidos para promover uma cicatrização mais homogênea e a possibilidade de alterar o formato das células e evitar que tumores malignos espalhem-se pelo corpo.

Torque da luz

Existem outras técnicas ópticas de manipulação, como a perfuração de minúsculas incisões com luz e as pinças ópticas, todas se mostrando promissoras para a manipulação de pequenas porções de matéria.

Agora, os pesquisadores se concentraram em dirigir as células suavemente, “tocando-as” apenas com a energia da luz.

O trabalho mostrou pela primeira vez que o torque induzido opticamente pode afetar os componentes no interior das células que coordenam sua mobilidade – sua capacidade para se mover espontaneamente – alterando a orientação das células no interior das culturas.

Enquanto estudos anteriores nessa área vinham enfatizando a proteção da célula contra a energia da luz, Dogariu e Sugaya se concentraram em usar a energia da luz para estimular as tendências naturais das células.

Dirigindo o movimento natural das células

As células vivas usam energia para se mover ativa e espontaneamente. Influenciar esse movimento sem colocar em risco a sua constituição química é um grande desafio. Os pesquisadores exploraram a ideia de mover uma célula inteira focando a luz em seus mecanismos internos.

No interior das células há finos filamentos feitos de uma proteína chamada actina. “Os filamentos de actina ficam vibrando continuamente, fazendo com que a célula se mova esporadicamente,” diz Sugaya.

Os pesquisadores demonstraram que um feixe de luz polarizada de baixa intensidade pode controlar o movimento browniano dos filamentos, fazendo-os alinharem-se e moverem a célula na direção desejada.

“Uma luz muito forte irá simplesmente matar as células,” diz Dogariu. “Nós apenas queríamos ajudar as células as fazer o seu trabalho como elas já sabem fazer.”

Os pesquisadores documentaram o movimento celular em vídeo mostrando que, sob a ação do seu feixe polarizado de luz, elas passam de uma disposição aleatória para um alinhamento uniforme.

Bibliografia:

Optical torques guiding cell motility
Gabriel Biener, Emannuel Vrotsos, Kiminogu Sugaya, Aristide Dogariu
Optics Express
Vol.: 17, Issue 12, pp. 9724-9732
DOI: 10.1364/OE.17.009724

Barb Abney

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