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(Noticias de Nanowerk) Utilizando un nanocable levitado, un equipo de investigación de la Universidad de Massachusetts ha creado por primera vez un pequeño sensor que puede medir simultáneamente las respuestas celulares eléctricas y mecánicas en el tejido cardíaco, lo que se muestra prometedor para estudios de enfermedades cardíacas, pruebas de drogas y medicina regenerativa.
Ingeniería Eléctrica y de la Información (ECE) Ph.D. Estudiante Hongyan Gao, primer autor del artículo publicado por la revista avances científicos («Sensor de nanotransistor dos en uno bioinspirado para la medición simultánea de las respuestas celulares eléctricas y mecánicas») describe la invención como «una nueva herramienta para mejorar los estudios cardíacos que tiene el potencial para aplicaciones innovadoras en experimentos de enfermedades cardíacas». ”
Debido a que la célula es un elemento funcional fundamental en biología, su comportamiento mecánico y eléctrico son dos propiedades clave que indican el estado celular y, en consecuencia, son importantes para el seguimiento de la salud, el diagnóstico de enfermedades y la reparación de tejidos.
«Una evaluación integral del estado de las células requiere el conocimiento de las propiedades mecánicas y eléctricas al mismo tiempo», dice Jun Yao, líder del equipo de investigación, profesor asistente de ECE y profesor asistente de ingeniería biomédica. Estas dos propiedades normalmente se miden con diferentes sensores, y el grado de disfunción celular aumenta con la cantidad de sensores utilizados.
El sensor consta de un nanocable de silicio semiconductor suspendido en 3D. Con un tamaño mucho más pequeño que el de una sola célula, el nanocable se puede unir firmemente a la membrana celular y ‘escuchar’ la actividad celular muy de cerca. También tiene propiedades únicas para convertir la actividad bioeléctrica y biomecánica «escuchada» en señales sensoriales eléctricas para la detección.
La investigación realiza los objetivos propuestos en una subvención de $ 500,000 de cinco años del programa de Desarrollo de Carrera Temprana de la Facultad (CAREER) de la Fundación Nacional de Ciencias que Yao recibió en 2019.
«Además de desarrollar biochips integrados, nuestro próximo paso es integrar los nanosensores en andamios independientes para inervar tejidos in vitro para estudios de tejido profundo», dice Yao. «A más largo plazo, esperamos que los nanosensores puedan introducirse de manera segura en los sistemas cardíacos vivos para mejorar el control de la salud y la detección temprana de enfermedades».
El concepto de fusionar múltiples funciones de sensores en un solo dispositivo también ampliará las posibilidades de la ingeniería general de biointerfaces, dice Yao.
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