Você não precisa ser engenheiro para saber que água e eletrônicos não se misturam. Mas se você quiser usar um circuito sensor para estudar características de pequena escala em uma comunidade de células, a eletrônica deve encontrar uma maneira de acomodar o ambiente aquoso da célula. O circuito também não pode afetar as células de forma que invalide os dados.
Por Krista Burns, Engenharia Elétrica e de Computação da Carnegie Mellon University com informações de Phys.
Marc Dandin, professor assistente do departamento de engenharia elétrica e de computação da Carnegie Mellon University, está pesquisando maneiras de fazer circuitos capazes de funcionar em ambientes úmidos para pesquisas com células. Colaborando com N. Luisa Hiller, professora associada do departamento de ciências biológicas, os circuitos serão usados para explorar como as células imunes são afetadas por partículas liberadas pelas células do Streptococcus pneumoniae.
“O projeto se encaixa em um tema maior que se concentra na interface da eletrônica com espécies biológicas”, disse Dandin. “O trabalho do Dr. Hiller e meu trabalho se fundem, pois ambos estamos interessados em estudar os processos celulares e bacterianos e como eles participam da progressão da doença.”
A bactéria, Streptococcus pneumoniae, pode causar uma variedade de doenças, incluindo pneumonia. Essa bactéria é um modelo particularmente interessante porque é relevante para problemas de saúde comuns, aborda questões fundamentais sobre a vida microbiana e os resultados podem ser generalizados e usados para orientar pesquisas semelhantes sobre outras bactérias.
A maioria das células libera vesículas extracelulares (EV), um sistema de correspondência célula a célula que permite a comunicação entre as células. O objetivo do projeto de Dandin e Hiller é expandir nosso conhecimento sobre como os EVs bacterianos afetam o sistema imunológico de um hospedeiro, especificamente como eles ativam ou inibem as defesas imunológicas.
Para este projeto de pesquisa, células imunes são cultivadas em um chip de circuito em uma incubadora que simula o ambiente dentro de um hospedeiro. A eletrônica é projetada para coletar dados sobre uma população inteira de células sobrepostas ao circuito, ao mesmo tempo em que preserva a resolução de uma única célula nas medições.
“Com nossa tecnologia, você também pode ver as coisas em um nível muito bom, quase no nível de uma única célula”, disse Dandin. “Isso nos permite entender o que está acontecendo com uma resolução espacial e temporal muito mais precisa.”
Os desafios únicos associados ao uso de circuitos em incubadoras e outros ambientes úmidos permitem que os alunos de Engenharia Elétrica e de Computação aumentem suas expectativas de aplicações eletrônicas. Os alunos também aprendem sobre biologia, mesmo sem cursos formais.
“Descobrimos que a pesquisa multidisciplinar realmente ajuda a dar grandes saltos em vez de pequenos empurrões em cada um desses campos”, disse Dandin. “A CMU é uma ótima instituição para esse tipo de pesquisa multidisciplinar.”
