Ac de biopsie ce analizează proprietățile mecanice ale țesutului, pentru un diagnostic mai eficient

0
516
ac de biopsie

Un ac de biopsie inteligent a fost dezvoltat în cadrul Northwestern University, pentru identificarea ghidată a țesuturilor afectate, prin analiză mecanică şi pe baza efectului piezoelectric.

Piezoelectricitate = modificarea dimensiunilor unui corp când se află sub acțiunea unui câmp electric.

Cercetările anterioare au relevat o asociere directă între proprietățile mecanice ale țesuturilor și stadiul bolii, de la inflamații la fibroză sau cancer.

Modulul de elasticitate – relația dintre tensiune și deformare – poate servi ca bază pentru diagnosticul medical neinvaziv al țesuturilor moi, mai ales pentru organele interne ale corpului ca ficatul, rinichii, plămânii sau creierul. Pe măsură ce țesuturile normale devin afectate de boală, inclusiv stadii de inflamație cronică sau malignizare, modificările rezultate în modulul de elasticitate pot fi utilizate pentru a localiza și identifica disfuncția.

Te poate interesa şi Diagnosticarea cancerului de piele cu ajutorul unui dispozitiv portabil

Metodele curente pentru caracterizarea fizică a tumorii se bazează pe măsurarea deplasării unei forțe aplicare prin aspirație, compresie sau nano-identificarea țesuturilor, de obicei ex vivo (în afara organismului). Dispozitivele utilizate în acest scop au dimensiuni mari, dificil de utilizat pentru evaluarea directă a oganelor și țesuturilor la pacienți.

În cadrul Northwestern University au fost dezvoltate tehnici de măsurare a elasticității țesuturilor moi prin dispozitive flexibile încă din 2014. Pe baza proprietăților chimice, fizice, mecanice și biologice ale țesuturilor moi, s-au utilizat materiale pentru detectare și acţiune, şi au fost modificate prin tehnici inginerești în dispozitive biocompatibile, cu forme miniaturale, cum ar fi un ac de biopsie.

Citeşte şi Dispozitivul care permite depistarea cancerului în doar 10 secunde

Un material piezoelectric din titanat-zirconat a fost ales ca bază pentru senzori și actuatori (integrați ulterior într-un ac de biopsie), datorită sensibilității și stabilității mari, din punct de vedere chimic și fizic.

Inițial, a fost dezvoltat un dispozitiv cu formă de ac (dispozitivul 1 – ce dispunea de 3 membrane piezoelectrice), ce poate identifica modulul elasticității țesutului pentru o gamă largă de probe biologice, de la câțiva kPa la Mpa (Pa= Pascal, unitate de măsură pentru presiune).

ac de biopsieSursa: Nature Biomedical Engineering
a. Ilustraţie schematică a primului dispozitiv dezvoltat şi a dispozitivulului 2 (integrat în acul de biopsie). b. Imagini optice ale primului dispozitiv. c. Dispozitivul 1 plasat în ţesutul biologic. d. Dispozitivul 2, inclusiv plasat în ţesut biologic. e. Imagine mărită a regiunilor cu senzorul şi actuatorul din acul de biospie.

Ulterior, acest prim dispozitiv a fost integrat într-un ac de biopsie, așa cum se observă în imaginea de mai sus. Practic, s-a dezvoltat o nanoplatformă cu modul de senzori ce penetrează țesutul pentru a se poziționa direct pe leziune, pentru a analiza caracteristicile organului sau țesutului.

Citeşte şi Diagnosticarea cancerului cu ajutorul unui smartphone: acuratețea este de 99%

Surse: Nature Biomedical Engineering, Nature

Foto: Nature