Enheden kunne høre sygdom gennem strukturer, der huser celler

På samme måde som en plukket lås giver væk, at nogen har brudt ind i en bygning, afstivning af en struktur, der omgiver celler i menneskekroppen, kan indikere, at kræft invaderer andet væv.

Overvågning af ændringer i denne struktur, kaldet den ekstracellulære matrix, ville give forskere en anden måde at studere sygdommens forløb på. Men det er svært at opdage ændringer i den ekstracellulære matrix uden at beskadige den.

Ingeniører fra Purdue University har bygget en enhed, der ville gøre det muligt for sygdomsspecialister at indlæse en ekstracellulær matrixprøve på en platform og detektere dens stivhed gennem lydbølger. Enheden er beskrevet i en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Lab on a Chip og demonstreret i en YouTube-video på youtu.be/hPvY0Sj0vxY.

"Det er det samme koncept som at tjekke for skader i en flyvinge. Der er en lydbølge, der forplanter sig gennem materialet og en modtager på den anden side. Den måde, bølgen forplanter sig på, kan indikere, om der er nogen skade eller defekt, uden at det påvirker selve materialet. "sagde Rahim Rahimi, en Purdue -adjunkt i materialeteknik, hvis laboratorium udvikler innovative materialer og biomedicinske anordninger til at løse sundhedsudfordringer.

Hvert væv og organ har sin egen unikke ekstracellulære matrix, lidt ligesom hvordan bygninger på en gade varierer i struktur afhængigt af deres formål. Den ekstracellulære matrix kommer også med "fasttelefoner, "eller strukturelle og kemiske tegn, der understøtter kommunikationen mellem individuelle celler i matrixen.

Forskere har prøvet at strække, komprimering eller påføring af kemikalier på prøver af den ekstracellulære matrix for at måle dette miljø. Men disse metoder er også tilbøjelige til at beskadige den ekstracellulære matrix.

Rahimis team udviklede en ikke-destruktiv måde at studere, hvordan den ekstracellulære matrix reagerer på sygdom, giftige stoffer eller terapeutiske lægemidler. Det indledende arbejde til denne undersøgelse blev udført i samarbejde med laboratoriet af Sophie Lelièvre, professor i kræftfarmakologi på Purdue, at identificere, hvordan risikofaktorer påvirker den ekstracellulære matrix og øger risikoen for at udvikle brystkræft.

Enheden er en "lab-on-a-chip" forbundet til en sender og modtager. Efter at have hældt den ekstracellulære matrix og de celler, den indeholder på platformen, senderen genererer en ultralydsbølge, der forplanter sig gennem materialet og udløser derefter modtageren. Outputtet er et elektrisk signal, der indikerer stivheden af ​​den ekstracellulære matrix.

Forskerne demonstrerede først enheden som et proof-of-concept med kræftceller indeholdt i hydrogel, som er et materiale med en konsistens svarende til en ekstracellulær matrix. Holdet studerer nu enhedens effektivitet på kollagen ekstracellulære matricer.

Enheden kan let skaleres op til at køre mange prøver på én gang, Rahimi sagde, såsom i et array. Dette ville give forskere mulighed for at se på flere forskellige aspekter af en sygdom samtidigt.