Chip transductor de ultrasonido transparente y biocompatible mejora estimulación celular y obtención de imágenes

Un equipo de investigadores de Penn State (University Park, Pensilvania, EUA) ha desarrollado una forma más fácil y efectiva de aprovechar las ecografías, más conocidas para monitorear embarazos u obtener imágenes de órganos, para aplicaciones biomédicas al usarlas para estimular las células y dirigir la función celular. El equipo ha creado un chip transductor de ultrasonido transparente y biocompatible que se asemeja a un portaobjetos de vidrio de microscopio y se puede insertar en cualquier microscopio óptico para facilitar la visualización. Las células se pueden cultivar y estimular directamente sobre el chip transductor y los cambios resultantes de las células se pueden visualizar con técnicas de microscopía óptica. Las aplicaciones futuras de la tecnología podrían afectar la investigación con células madre, el cáncer y la neurociencia.

Los investigadores miniaturizaron la configuración de estimulación por ultrasonido creando una plataforma transductora transparente hecha de un material piezoeléctrico de niobato de litio. Los materiales piezoeléctricos generan energía mecánica cuando se les aplica voltaje eléctrico. La superficie biocompatible del chip permite que las células se cultiven directamente en el transductor y se utilicen para experimentos de estimulación repetidos durante varias semanas. Cuando se conecta a una fuente de alimentación, el transductor emite ondas de ultrasonido, que pulsan las células y desencadenan la entrada y salida de iones.

Para probar la configuración, el equipo de investigación cultivó células de cáncer de vejiga en el chip. Luego insertaron indicadores de calcio fluorescentes en las células para permitir a los investigadores ver claramente los cambios dinámicos en la señalización del calcio celular bajo el microscopio durante la estimulación. A través del estudio de células de cáncer de vejiga, los investigadores establecieron una prueba de concepto para la nueva configuración del transductor. Pero pueden ampliar estos hallazgos para utilizar la configuración del transductor en posibles aplicaciones futuras, como la diferenciación de células madre, la neuromodulación mecanosensible, la administración de fármacos y la apertura de la barrera hematoencefálica. El chip de estimulación por ultrasonido es de bajo costo, fácil de fabricar, compacto y de tamaño escalable, y desechable y reutilizable.

“Esta configuración simple será invaluable para los investigadores interesados ​​en modular células y tejidos con ultrasonido”, dijo Pak Kin Wong, profesor de ingeniería biomédica, ingeniería mecánica y cirugía en Penn State y coautor del artículo. “Se puede utilizar para explorar nuevas aplicaciones terapéuticas de ultrasonido, como la inmunoterapia con ultrasonido focalizado”.

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Penn State