(Phys.org) —Les chercheurs ont marié deux technologies d'imagerie biologique, créer une nouvelle façon d'apprendre comment les bonnes cellules se détériorent.

"Disons que vous avez une grande population de cellules, " a déclaré Corey Neu, professeur adjoint à la Weldon School of Biomedical Engineering de l'Université Purdue. "Un seul d'entre eux pourrait métastaser ou proliférer, former une tumeur cancéreuse. Nous devons comprendre ce qui donne naissance à cette mauvaise cellule."

Une telle avancée permet d'étudier simultanément le comportement mécanique et biochimique des cellules, qui pourrait fournir de nouvelles informations sur les processus de la maladie, a déclaré Charilaos "Harris" Mousoulis, boursier postdoctoral en génie biomédical.

Être capable d'étudier le fonctionnement interne d'une cellule dans les moindres détails permettrait probablement de mieux comprendre les réponses physiques et biochimiques à son environnement. La technologie, qui combine un microscope à force atomique et un système de résonance magnétique nucléaire, pourrait aider les chercheurs à étudier les cellules cancéreuses individuelles, par exemple, pour découvrir les mécanismes menant à la métastase du cancer pour la recherche et le diagnostic.

Les capacités du prototype ont été démontrées en prenant des spectres de résonance magnétique nucléaire d'atomes d'hydrogène dans l'eau. Les résultats représentent une preuve de concept de la technologie et sont détaillés dans un document de recherche paru en ligne le 11 avril dans la revue Lettres de physique appliquée . Le document a été co-écrit par Mousoulis; le chercheur Teimour Maleki; Babak Ziaie, un professeur de génie électrique et informatique; et Neu.

"Vous pouvez détecter de nombreux types d'éléments chimiques différents, mais dans ce cas l'hydrogène est agréable à détecter car il est abondant, " dit Neu. " Vous pourriez détecter du carbone, l'azote et d'autres éléments pour obtenir des informations plus détaillées sur la biochimie spécifique à l'intérieur d'une cellule."

Un microscope à force atomique (AFM) utilise une minuscule sonde vibrante appelée cantilever pour fournir des informations sur les matériaux et les surfaces à l'échelle du nanomètre, ou des milliardièmes de mètre. Parce que l'instrument permet aux scientifiques de « voir » des objets bien plus petits que possible à l'aide de microscopes optiques, il pourrait être idéal pour étudier des molécules, membranes cellulaires et autres structures biologiques.

Cependant, l'AFM ne fournit pas d'informations sur les propriétés biologiques et chimiques des cellules. Les chercheurs ont donc fabriqué une microbobine métallique sur le porte-à-faux de l'AFM. Un courant électrique passe à travers la bobine, l'amenant à échanger un rayonnement électromagnétique avec des protons dans les molécules à l'intérieur de la cellule et induisant un autre courant dans la bobine, qui est détecté.

Les chercheurs de Purdue effectuent des études de « mécanobiologie » pour découvrir comment les forces exercées sur les cellules influencent leur comportement. Dans les travaux portant sur l'arthrose, leurs recherches incluent l'étude des cellules cartilagineuses du genou pour apprendre comment elles interagissent avec la matrice complexe de structures et la biochimie entre les cellules.

Les recherches futures pourraient inclure l'étude des cellules dans des "chambres microfluidiques" pour tester leur réaction à des médicaments spécifiques et à des changements environnementaux.

Une demande de brevet américain a été déposée pour le concept. La recherche a été financée par le Showalter Trust Fund de Purdue et les National Institutes of Health.