AUGUST 2013

8

O mini-cameră mimează ochiul de muscă

În curând nu se va mai pune problema penelor aparatelor electronice. Inginerii de la California Institute of Technology (Caltech) se apropie de această ţintă. Ei au creat primul circuit care se repară singur.

Secretul său: el are în componenţă, în realitate, două circuite – unul principal şi unul „secundar”. Pe acelaşi cip, inginerii au integrat captatoare, care măsoară temperatura, intensitatea şi tensiunea electrică, şi care sunt legate la un circuit de reparare, funcţionând ca un „creier” al sistemului.

De acum, dacă este detectată o pierdere de putere sau un tranzistor deteriorat, acest circuit „secund”

este capabil, graţie unui algoritm specific, să detecteze „pana” şi, în mai puţin de o secundă, să preia legătura astfel încât cipul să continue să funcţioneze aproape normal.

Totul, fără intervenţie umană. „A dota astfel circuitele integrate cu un „sistem imunitar” electronic deschide o lume de posibilităţi şi permite încă un pas spre circuitele indestructibile”, explică Ali Hajimiri, care a condus cercetarea.

Un alt avantaj al acestui sistem rezidă în capacitatea captatorilor circuitului secundar de a face să funcţioneze cipul în condiţii optime. Astfel, cipul consumă cu 50% mai puţină energie în comparaţie cu cele

Cipul care integrează un „sistem imunitar”

care nu conţin un astfel de circuit re-parator. Potrivit creatorilor lui, acest „sistem imunitar” urmează să fie in-tegrat în aparatele electronice, în ur-mătorii 3-5 ani. (A.V.)

AUGUST 2013

plicaţiile terapiei genice şi ingineriei genetice sunt largi: totul, de la peştele care stră-luceşte roşu până la creşterea

randamentului culturilor din întreaga lume şi la tratarea multora dintre bolile care decimează omenirea.

Dar realizarea acestora începe întotdeauna cu rezolvarea aceleiaşi întrebări ştiinţifice de bază: cum se poate realiza transfecţia unei celule prin introducerea unui ADN străin în ea.

Există deja multe metode pentru

a face aceasta, dar ele tind să fie neîndemânatice şi distructive, nu permit cercetătorilor să controleze cu precizie cum şi când se introduce ADN-ul sau le cer să străbată prin-tr-un număr mare de celule înainte de a-l putea instala într-una singură.

O echipă de cercetători din Coreea de Sud a dezvoltat recent metoda cea mai precisă folosită vreodată pentru a introduce ADN-ul în celule.

Metoda combină două tehnici high-tech de laborator şi permite cercetătorilor să obţină pori pe suprafaţa unei singure celule, folosind un laser femtosecundă de mare putere, trăgând apoi uşor ADN-ul printr-unul din pori cu ajutorul unei „pensete optice”, care-l atrage cu ajutorul câmpului electromagnetic al unui alt laser.

Abordarea echipei, care repre-zintă un progres în precizie şi control la nivelul unei singure celule, a fost publicată recent, în „Optics InfoBase” (Journal of Optical Society of Korea – JOSK).

„Cu adevărat magic este faptul

că toate acestea se întâmplă la nivelul unei singure celule”, a declarat profesorul asociat Yong-Gu Lee, de la School of Mechatronics de la Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), din Coreea de Sud, şi unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul.

„Până în prezent, transfecţia genică a fost efectuată pe o cantitate mare de celule aglomerate, iar rezultatul a fost observat ca o medie statistică şi nu au fost făcute observaţii pe celule individuale.”

Tehnicile de forţare a introducerii ADN-ului în celule pot fi lipsite de tact sau chiar violente, a mai spus Lee.

De exemplu, cercetătorii folosesc adesea aşa-numitele „tunuri de gene”, pentru a „catapulta” particule acoperite cu spire de ADN, cunoscute sub numele de plasmide, la populaţii mari de celule.

Alternativ, cercetătorii pot perfora membranele celulelor individuale cu lasere, plasând celule într-o „supă” de plasmide, lăsând genele să difuzeze în celulele perforate, pe cont propriu.

Deşi oricare din aceste metode poate transfecta unele fracţiuni de populaţie, cercetătorii nu pot controla dacă oricare celulă individuală va include genele dorite, şi, totodată, un număr mare de celule pot fi deteriorate sau distruse în procesul de transfectare.

În noul studiu, cercetătorii au încercat să transfecteze ADN într-o singură celulă, în condiţii de siguranţă.

(Continuare în pagina 22)

Laserul ajută la introducerea „delicată”

a ADN-ului în celulele viiAlina VÂLCEA

AC

CE

NT

Din sumar

Pag. 6

Inimă de şoarece decelularizată, care bate din nou

Pag. 8

Secretul monogamiei, citit în ADN

Pag. 9

Schele de mătase oferă un teren bun pentru creşterea tumorilor 3D

Pag. 13

Cip microfluidic captează celulele tumorale vii în sânge

Pag. 16

Intestinul ar putea deţine remediul obezităţii şi al diabetului

Durerile de spate pot ascunde o simplă infecţie

Pag. 20

Un robot cu ace orientabile poate trata cheagurile intracraniene

Pag. 22

O minicameră mimează ochiul de muscă

Platformă smartphone pentru „pancreasul artificial”

Pag. 4

Placa de aterom va putea fi „securizată”!

Pag. 18

Pag. 5 A

3

AUGUST 2013

Preocupările cercetătorilor pentru prevenirea accidentului vascular is-chemic cardiac sau cerebral produs datorită „exploziei” plăcii de aterom – care, urmare în special a unei conduite alimentare dezechilibrate, „căptuşeşte” pe interior arterele, odată cu înaintarea în vârstă – marchează paşi decisivi spre ţintă.

Între aceştia se remarcă studiul efectuat pe şoareci de grupul de cer-cetători de la Karolinska Institutet, University of Yale şi Howard Hugues Medical Institute: „Transforming growth factor beta signaling in T cells pro-motes stabilization of atherosclerotic plaques through an interleukin-17 de-pendent pathway”, ale cărui concluzii încurajatoare sunt puse în evidenţă într-un articol apărut în „Science Trans-lational Medicine”, la 31 iulie.

În încercarea de a răspunde între-bării dacă administrarea unui medica-ment ar putea stabiliza placa de ate-rom, cercetătorii au experimentat pe şoareci modul de acţiune al TGF beta asupra plăcii. „Când am analizat rezul-tatele obţinute cu modelul de şoarece, acestea ne-au contrariat”, a precizat Anton Gistera, unul din cercetătorii care au condus studiul. „A trebuit să efectuăm o serie de noi experimente, pentru a înţelege ceea ce se petrece, şi ele s-au încheiat cu identificarea ci-

ercetătorii au avansat o nouă ipoteză surprinzătoare: a mânca ardei gras echivalează cu a-ţi reduce

riscul de a dezvolta maladia Parkinson! O echipă de la University of Washington Medical Center, Seattle, a studiat alimentaţia a mii

Colegiul Ştiinţific:

Prof. Dr. Radu NEGOESCUInstitutul de Sănătate PublicăDr. Ing. Ioan VOICUInstitutul pentru Tehnologii Avansate, BucureştiProf. Dr. Florian PURGHEL, Spitalulclinic de Urgenţă „Bagdasar Arseni“Dr. Ing. Gheorghe SAJIN,Institutul de Cercetare-Dezvoltarepentru Microtehnologie, Bucureşti

Dr. Corneliu MOLDOVANConf. Univ. Dr. Manole COJOCARU(CS I, EurClinChem)Dr. Lilia MORARI

Recenziile articolelor ştiinţificeau fost făcute de:Prof. Dr. Ing. Constantin BUCŞANConf. Dr. Ing. Sorin KOSTRAKIEVICI

Corespondenţi în străinătate:Frankfurt - Dr. Maria ŢIŢEICA

Responsabilitatea asupra textului,reclamelor şi conţinutului articolelorrevine în întregime autorilor.Reproducerea totală sau parţialăa articolelor publicate în această revistă este posibilă numai cu acordul scrisal editorilor.

este marcăînregistrată.

Director fondator: Mihai CHEŢAN

Redacţia:Redactor şef: Iuliana BUNEAColectivul de redacție:Andrei CHEȚAN

Redacţia şi administraţia:Str. Rucăr, nr. 32, Sector 1, BucureştiTel. (021) 666.24.82, (021) 666.25.22

ISSN 1583-3631

Editor

Închiderea ediţiei: 30 august 2013

ZO

OM

Ardeiul gras are virtuţi…antiparkinsoniene

tokinei IL-17, care poate să stabilizeze plăcile.” Concluziile au furnizat impor-tante informaţii privind rolul sistemului imun în ateroscleroză.

„Tradiţional, cercetătorii şi medicii au văzut ateroscleroza pur şi simplu ca depuneri de colesterol în artere şi nu a fost atribuită influenţă inflamaţi-ei”, a observat Goran K. Hansson, conducătorul echipei de cercetare de la Experimental Cardiovascular Re-search (Center for Molecular Medicine, Stockholm), principalul investigator al studiului. „Pentru a găsi noi terapii în cazul nedoritelor lipide care periclitea-ză integritatea vasculară, trebuie să in-vestigăm calea inflamatorie.” Cercetă-torii au conchis că rezultatele lor indică o posibilă abordare terapeutică pentru a stabiliza plăcile aterosclerotice.

Ei au descoperit astfel că implica-rea interleukinei 17, a cărei prezenţă stimulează producţia de colagen de tip 1, la nivelul celulelor musculare netede din peretele vascular, are ca efect „se-curizarea” plăcii aterosclerotice, care, astfel acoperită, este împiedicată să se rupă.

Concluzii promiţătoare, care au de urmat calea studiilor clinice şi – în cazul în care şi aceste teste vor susţi-ne ipoteza grupului de cercetători – a identificării medicamentului care să stimuleze efectul IL-17. (A.V.)

C de persoane suferind sau nu de această maladie.

Potrivit rezultatelor studiului, consumarea tomatelor, vinetelor, cartofilor, ardeilor iuţi şi ardeilor graşi diminuează riscul de a dezvolta maladia Parkinson. Consumul alimentar al altor legume nu are efecte notabile.

Toate legumele menţionate aparţin aceleiaşi familii – solanacee – din care face parte şi tutunul şi, după cum a arătat studiul, toate aceste plante sunt mai bogate în nicotină decât celelalte legume. Rămâne să fie cercetat şi descoperit efectul acestei molecule. (A.B.)

Placa de aterom va putea fi „securizată”!

4

AUGUST 2013

de mari dimensiuni, care vor stabili pancreasul artificial ca o strategie viabilă pentru tratamentul de masă în diabetul zaharat de tip 1”, se susţine în lucrarea publicată în „Diabetes Care”.

Cercetătorii au efectuat studiul lor cu o conexiune experimentală wireless, care necesită ca telefoanele să se afle la o distanţă de 12.5 cm la echipamentul medical.

Kovatchev a declarat că această tehnologie a fost, între timp, abandonată în favoarea Bluetooth, care presupune consum redus de energie şi are o rază de acţiune de aproximativ 1.5 m.

După prezentarea rezultatelor cercetării, la reuniunea ADA, echipa a început studiile la copii cu diabet zaharat aflaţi într-o tabără de vară.

„Acestea urmează să se încheie într-o lună”, a precizat Kovatchev.

(Sursa: University of Virginia)

CO

NT

RO

LU

L D

IAB

ET

UL

UI

otrivit unui studiu publicat recent, smartphone-urile au ajuns destul de bune pentru a oferi

aproape continuu, în buclă închisă, controlul ambulatoriu al nivelului zahărului din sângele persoanelor cu diabet zaharat.

„Am arătat că este posibil”, afir-mă, potrivit MobiHealthNews, Boris Kovatchev, director al Center for Diabetes Technology, din cadrul University of Virginia (UVA), care a participat la studiu.

„Sincer, au existat voci care spu-neau că nu ar fi posibil.”

Kovatchev şi colegii cercetători din trei ţări au prezentat primele concluzii ale încercării lor de a face „pancreasul artificial” mobil la reuniunea ştiinţifică anuală a American Diabetes Association şi au publicat rezultatele studiului lor în ediţia curentă a revistei „Diabetes Care”.

Juvenile Diabetes Research Foundation, care a finanţat cerceta-rea, împreună cu National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, defineşte pancreasul arti-ficial prin controlul automat, în buclă închisă, al nivelului glucozei din sânge.

Înainte de acest studiu, testele pancreasului artificial se efectuau pe laptop-uri conectate cu fir pentru monitorizarea continuă a glucozei şi pompe de insulină.

Lucrarea publicată în „Diabetes Care” a numit acest mod: „un sistem de limitare a liberei circulaţii şi prea greoi pentru a fi utilizat dincolo de limitele spitalului”.

Pentru acest experiment, cercetă-torii de la UVA, precum şi de la Sansum Diabetes Research Institute, din Santa Barbara, California, de la Universitatea din Padova, Italia, şi de la Universitatea din Montpellier, Franţa, au construit un prototip de sistem, numit Diabetes Assistant (DiAs) utilizând telefoane Android, conectate fără fir la monitoare Dexcom şi pompe de insulină Insulet OmniPod.

Ei au monitorizat un total 20 de pacienţi cu diabet zaharat de tip 1 timp de 42 de ore în medii ambulatorii.

Acum, pacienţii au controlat efectiv setările sistemului, în scopul de a reproduce modul în care ar

putea folosi t e h n o l o g i a departe de me-dii clinice.

Cercetătorii au descoperit că acesta a f u n c ţ i o n a t suficient de bine pentru a declara platforma de smar tphone -uri „adecvată pentru utilizare în ambulatoriu”.

În cadrul studiului, sistemul de comunicaţii a funcţionat corespunzător 97,7 la sută din timp.

Echipa internaţională a raportat că: „Acesta a depăşit punctul final predeterminat al funcţionalităţii siste-mului, de 80 la sută”.

„În retrospectivă, acest obiectiv se poate să fi fost conservator, dar înainte de actualul studiu a fost, în general, neclar dacă un telefon inteligent poate rula controlul în buclă închisă, şi nu a existat nici o experienţă pentru a ghida alegerea acestui obiectiv”, au adăugat cercetătorii.

Kovatchev, care a lucrat la pancreasul artificial din 2007, a declarat că UVA a discutat cu câteva companii despre comercializarea tehnologiei, dar dezvoltarea ei continuă.

„Tehnologia va trebui să fie îm-bunătăţită pentru a putea deveni comercială”, a precizat Kovatchev, pe care UVA Patent Foundation l-a numit inventator al anului 2011 pentru activitatea sa în cadrul JDRF Artificial Pancreas Project.

Îmbunătăţirile în-seamnă asigurarea unei conexiuni stabile şi viaţă mai lungă a bateriei, precum şi progrese în aplicaţiile care con-trolează sistemul, a precizat profesorul de psihiatrie şi ştiinţe ne-urocomportamentale de la UVA.

„Combinat cu monitorizarea de la distanţă în timp real, acest sistem deschide posibilitatea pentru studii pivot

Ana BARBU

PPlatformă smartphone pentru „pancreasul artificial”

5

AUGUST 2013

entru prima dată, o inimă de şoarece a fost capabilă să se contracte şi să bată din nou,

după ce i-au fost extrase propriile celule, care – potrivit cercetătorilor de la University of Pittsburgh Scho-ol of Medicine – au fost înlocuite cu celule precursoare cardiace uma-ne.

Constatările lor, raportate în „Na-ture Communications”, îndreptăţesc promisiunea că un organ funcţional ar putea fi regenerat prin inducerea unor celule stem pluripotente uma-ne (iPS) – care ar putea fi personali-zate pentru destinatar – într-o sche-lă tridimensională, utilizabile pentru transplant, modele pentru testarea antidrog şi înţelegerea dezvoltării inimii.

În Statele Unite, la fiecare 34 se-cunde, o persoană moare datorită unei boli de inimă, şi mai mult de 5 milioane de oameni suferă de insu-ficienţă cardiacă – ceea ce înseam-nă o capacitate redusă de a pompa sângele – a spus investigatorul prin-cipal al studiului, prof.dr. Lei Yang, specialist în biologia dezvoltării, de la University of Pittsburgh School of Medicine.

Mai mult de jumătate dintre paci-enţii cu boli de inimă nu răspund la terapiile curente şi există un deficit de donatori de organe pentru trans-plant.

„În căutarea unor soluţii pentru această problemă importantă, cer-cetătorii au apelat la noi abordări în medicina regenerativă şi ingineria tisulară”, a precizat dr. Yang.

„Capacitatea de a înlocui o bucată de ţesut afectat de un atac de cord sau, poate, un organ întreg, ar putea fi foarte utilă pentru aceşti pacienţi.

Pentru proiect, echipa de cercetare a efectuat mai întâi o „decelularizare” sau eliminare a tuturor celulelor unei inimi de şoarece, un proces care durează aproximativ 10 de ore, folosind o varietate de agenţi.

Apoi, au repopulat cadrul rămas, sau „schela” inimii, cu celule multipotenţiale progenitoare cardiovasculare (MCP).

Această înlocuire de celule a fost produsă reversând prin inginerie celule fibroblaste dintr-un fragment de piele extras prin biopsie, pentru a obţine celule stem induse pluripotente, şi apoi tratând celulele iPS cu factori de creştere speciali, care au indus în continuare diferenţierea.

„Din acest proces rezultă MCP, celule precursoare care se pot diferenţia în continuare în trei tipuri de celule pentru utilizări cardiace, incluzând cardiomiocitele, celulele endoteliale şi celulele musculare netede”, a explicat dr. Yang.

„Până acum, nimeni nu a încercat să folosească aceste MCP pentru regenerarea inimii.

Se pare că matricea extracelulară a inimii – materialul care este substratul schelei inimii – poate trimite semnale pentru a ghida MCP să devină celule specializate, care sunt necesare pentru funcţionarea bună a inimii.”

După câteva săptămâni, cer-cetătorii au descoperit că inima şoarecelui, care a fost reconstruită cu celule umane, a început să se contracte din nou, la rata de 40 - 50 de bătăi pe minut.

Desigur, studiul trebuie continuat pentru a obţine ca inima să se contracte suficient de puternic, încât să fie capabilă a pompa sânge în

mod eficient, şi pentru a reconstrui corect sistemul de conducere electric al inimii, astfel încât ritmul cardiac să se accelereze şi să se încetinească în mod corespunzător.

În viitor, ar putea fi posibil să se ia o simplă biopsie de la un pacient, pentru a obţine MCP personalizate, care pot fi utilizate în cazul însămânţării unei schele biologice şi al regenerării unui organ de schimb potrivit pentru transplant, a remarcat dr. Yang.

De asemenea, modelul ar putea fi utilizat ca o metodă de laborator de bază pentru testarea preclinică a efectului unor noi medicamente pe inimă sau pentru a studia cum se dezvoltă inima fetală.

„Unul dintre obiectivele noastre viitoare este de a vedea dacă este posibil să se obţină un plasture de muşchi cardiac uman”, a adăugat cercetătorul.

„Am putea folosi plasturi pentru a înlocui o regiune afectată de un atac de cord.

Ceea ce ar putea fi mai uşor de realizat, deoarece acesta nu va necesita atât de multe celule ca un întreg organ uman de dimensiuni normale.”

Între coautorii studiului se includ prof. dr. Tung-Ying Lu, prof. dr. Bo Lin, şi dr. med. Kimimasa Tobita, de la departamentul de biologie al Pittsburgh University, prof. dr. Jong Kim şi prof. dr. Guy Salama, de la UPMC Heart and Vascular Institute, şi Mara Sullivan, de la Center for Biologic Imaging, Pittsburgh.

Proiectul a fost finanţat de University of Pittsburgh, American Heart Association şi National Science Council (Taiwan).

(Sursa:University of Pittsburgh)

PIoana OLTEANU

Inimă de şoarece decelularizată, care bate din nou

6

AUGUST 2013

AUGUST 20138

EP

IGE

NE

TIC

Ă

Secretul monogamiei, citit în ADN

Şoarecele de câmp este un mic rozător monogam. Cercetătorii au descoperit că ataşamentul care îi „leagă” pe cei doi parteneri lasă o amprentă la nivelul genelor acestora. O „probă” inedită în favoarea „profunzimii” sentimentelor…

Nu se spune, despre un îndrăgostit, că „e în pielea celuilalt”? Poate, ar trebui spus, mai curând: „în genele celuilalt”! Acesta este, cel puţin, cazul şoarecelui de preerie, un mic rozător nord american care are o particularitate comportamentală: este monogam – după acuplare, rămâne întreaga viaţă nedespărţit de partenerul său.

Cercetătorul Mohamed Kabbaj, profesor asociat la Florida State University College of Medicine, conducătorul unui curs de neurofarmacologie, a descoperit că, la acest animal, ataşamentul care îl leagă de partener, de la prima împerechere, se traduce printr-o modificare a ADN-ului, mai curând o schimbare în configuraţia lui calificată drept epigenetică. „Afecţiunea” este o „istorie de alchimie”.

Chimia ataşamentului

Se cunoaşte, deja, de câţiva ani, importanţa a două molecule – ocitocina şi vasopresina – în m e c a n i s m e l e neurobiologice ale ataşamentului, la mamifere, î n d e o s e b i între mamă şi

bebeluşul ei. Şi chiar procesul epigenetic pus în evidenţă de Mohamed Kabbaj are ca efect sporirea receptivităţii la aceste molecule a unei zone cerebrale a femelei şoarecelui de preerie: nucleus accumbens.

Epigenetica dezvăluie influenţele mediului asupra expresiei genelor. Această „reglare” se efectuează prin modificări chimice ale ADN, care vor spori sau împiedica expresia genelor, fără ca secvenţa ADN să fie modificată. ADN este „decompactat” printr-o reacţie chimică, al cărei rol este de a ameliora receptivitatea creierului la două molecule „legate” de ataşament. Ceea ce explică fidelitatea şoarecelui de preerie, care, după împerechere, rămâne toată viaţa ataşat de partener.

După împerechere, se produce creşterea unei reacţii chimice, numită acetilarea ADN: din ce în ce mai multe grupuri acetil (COCH3) decompactează ADN-ul în celule, până la nivelul genelor care codează pentru receptorii ocitocinei şi ai vasopresinei, având ca efect facilitarea expresiei acestor gene. Ceea ce nu este, cum s-ar putea crede, o creştere a concentraţiei ocitocinei şi a vasopresinei

în creier, care antrenează mecanismul ataşamentului, ci o creştere a receptivităţii creierului la aceste molecule.

Cercetătorul a verificat dacă, şi în absenţa împerecherii, se poate provoca, artificial, ataşamentul perechii de şoareci de preerie. Şi a constatat că este posibil. Dacă se injectează tricostatina A, un medicament capabil să crească acetilarea ADN, unei femele de şoarece de preerie, pusă în contact cu un mascul din aceeaşi specie, ea devine partenerul lui fidel.

Mohamed Kabbaj observă, însă, cu prudenţă: „Dacă am elucidat bazele iniţierii monogamiei, este foarte probabil că alte mecanisme intră în joc în menţinerea ei.”. Altfel spus, sunt necesare noi studii, care vor putea deschide noi căi, a căror ţintă finală ar putea fi intervenţia în domenii ale patologiei… umane. Profesorul american are în vedere testarea unei molecule, deja utilizată ca antibiotic şi în tratamentul anumitor cancere, în cazul patologiilor care afectează ataşamentul social, precum autismul sau schizofrenia.

(Sursa: Florida State University College of Medicine)

O cercetătoare de la Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University, New York, a decis să abordeze, împotriva cancerului de pancreas – cunoscut ca virulenţă crescută şi prognostic rezervat – mijloace majore.

Cercetătoarea americană Claudia Gravekamp a reuşit să ataşeze particule radioactive la bacterii patogene (Listeria) care apoi au infectat celulele canceroase. Rezultatele au fost promiţătoare: injectate

de 11 ori în 16 zile la şoareci atinşi de un cancer de pancreas metastazat, bacteriile au suprimat 90% din metastaze şi au redus cu 64% mărimea tumorii primare.

„Bacteriile şi radioactivitatea au indus fiecare un stres oxidant în celulele canceroase, ceea ce a sfârşit prin a le ucide”, explică Claudia Gravekamp. Mai mult decât atât, n-a fost observat nici un efect secundar! „Contrar celulelor canceroase, celulele

O bacterie radioactivă opreşte cancerul

Ana BARBU

sănătoase sunt protejate de sistemul imunitar al celui tratat. Şi, în trei zile de la administrare, bacteriile radioactive sunt total eliminate prin urină”, adaugă cercetătoarea americană. (C.S.)

RE

CO

NS

TR

UIR

EA

TU

MO

RII

echipă de cercetători din departamentele de bioinginerie şi chirurgie ortopedică, de

la NUS (National University of Singapore), au dezvoltat modelul 3D extrem de realist al unei tumori.

Reproducând condiţiile din organism, modelul este capabil să urmărească eficienţa şi progresul terapiei medicamentoase.

Modelul celor de la NUS are poten-ţialul de a fi o metodă mai eficientă pentru studierea tumorilor decât metodele in vitro şi chiar decât metodele in vivo.

Echipa este formată din profesorul James Goh, profesorul asociat Toh Siew Lok şi dr. Pamela Tan, de la departamentul de bioinginerie din facultatea de inginerie a NUS, şi profesorul asociat Saminathan Suresh Nathan, de la departamentul de chirurgie ortopedică de la şcoala de medicină Yong Loo Lin a NUS, care au realizat studiul cu privire la osteosarcom – forma cea mai răspândită de cancer osos primar în pediatrie.

Reconstruirea tumorii în laborator a fost un subiect fierbinte de cercetare, metodele actuale de testare nefiind suficiente pentru a obţine rezultate concrete.

Dr. Tan, care a cercetat modelul 3-D pentru teza de doctorat, a explicat: „În ciuda nevoii urgente de a dezvolta terapeutica oncologică, s-au realizat puţine progrese datorită lipsei unor modele pre-clinice bune de testare a medicamentelor.

Metodele curente de testare a medicamentelor în laborator produc rezultate care diferă în mare măsură de experimentele pe animale, datorită utilizării de culturi celulare în sistem 2-D, care nu pot reproduce

proprietăţile 3-D ale ţesutului tumoral.” În testele in vitro, sistemele de culturi

celulare sunt în mare măsură 2-D, prin urmare, nu dispun de caracteristicile structurale ale micromediului 3-D.

Pe de altă parte, nu este posibil să fie efectuate pe scară largă cercetări de biologie moleculară folosind experimente in vivo.

Mai mult, societatea a devenit tot mai preocupată de utilizarea animalelor în experimente.

Prof Goh a specificat că ingineria ţesuturilor, pe care studiul a pus un accent major, poate ajuta la umplerea acestor lacune, stabilind un model in vitro 3D mai fiziologic.

Echipa de la NUS a folosit tehnici de inginerie a ţesuturilor pentru a fabrica modelul 3-D de tumoră şi a refăcut ţesutul tumoral în factori şi tipuri de celule, pentru a forma o tumoră relevantă clinic.

Cercetătorii au decis să folosească mătase pentru a fabrica schelele pe care au fost crescute celulele osteo-sarcomului, deoarece s-a demonstrat că aceasta are proprietăţi excelente de ataşare şi creştere celulară.

Structura lor tumorală 3-D oferă rezultate care sunt mult mai aproape de cele obţinute în studiile in vivo, în comparaţie cu studiile in vitro 2-D.

Când medicamentele chimioterapice (care ţintesc celulele canceroase în creştere agresivă) au fost testate pe structurile tumorale 3-D, eficacitatea lor în uciderea celulelor canceroase a fost foarte mult redusă, în comparaţie cu testarea aceloraşi medicamente folosind standardul sistemului 2-D.

Mai mult, dozele terapeutice descoperite folosind constructele tumorale 3-D au fost în limitele celor măsurate la şoareci, indicând faptul că aceste structuri au potenţialul de a contribui la reducerea decalajului dintre testarea în laborator şi testarea

pe animale, în scopul îmbunătăţirii randamentului şi calităţii screeningului chimioterapeutic.

De asemenea, este prima dată când o tumoră realistă 3-D a fost construită într-un laborator, folosind schele de mătase, într-un bioreactor presurizat.

Modelul 3D al tumorii obţinute în bioreactor a fost capabil să exprime markeri care relevă capacitatea unei tumori de a iniţia creşterea vaselor de sânge la niveluri aproape identice cu cele ale modelului de şoarece.

Structura tumorală a răspuns, de asemenea, la medicamente care previn formarea vaselor de sânge într-o manieră similară cu cea observată clinic.

„Modelul nostru oferă, de asemenea, posibilitatea studierii modului în care celulele tumorale interacţionează cu celulele din ţesutul din jurul tumorii, ceea ce duce la un comportament mai agresiv al acesteia”, a adăugat dr. Tan.

Echipa de la NUS a dezvoltat conceptul de micromediu al tumorii ca un determinant important al comportamentului tumorii, în ultimii 10 ani.

Prof. asoc. Nathan a declarat, „Contribuţia recentă a dr. Tan a deschis o perspectivă remarcabilă în mecanismele de angiogeneză care au fost luate ca atare până acum, şi ar putea fi acum re-abordate. Clinic, acest lucru va avea impact semnificativ şi asupra altor medicamente.”

„În viitor, vom fi extinde constatările noastre şi la alte tipuri de cancer şi vom încerca încorporarea şi a altor aspecte ale micromediului tumorii, cum ar fi nivelul de oxigen în cadrul sistemului, pentru a crea în final o platformă de testare care ar putea salva multe în aplicaţiile din aval ale medicamentelor experimentale”, a adăugat el.

(Sursa: National University of Singapore)

OIoana OLTEANU

Schele de mătase oferă un teren bun pentru creşterea tumorilor 3D

9AUGUST 2013

AUGUST 2013

AUGUST 2013

În experimentele anterioare, Mathiowitz şi grupul ei au arătat nu numai că PBMAD are proprietăţi bioadezive, ci şi că acesta rezistă mediului acid al stomacului şi apoi se dizolvă în pH-ul superior al intestinului subţire.

A adera, a absorbi, a ajunge

Rezultatele recent publicate sunt axate pe întrebarea: cât de multe particule, fie acoperite cu PBMAD fie nu, vor fi absorbite de intestin şi distribuite în ţesuturi.

Pentru o urmărire mai uşoară în tot corpul, echipa lui Mathiowitz a folosit intenţionat particule experimentale şi de control realizate din materiale pe care organismul nu le-ar descompune.

Pentru că erau „non-erodabile”, particulele nu transportau nici un medicament.

Cercetătorii au folosit particule de aproximativ 500 nanometri în diametru, fabricate din două materiale diferite: polistiren, care aderă destul de bine la mucoasa intestinală, şi un alt material plastic, numit PMMA, care nu aderă.

Ei au acoperit o parte din particulele PMMA cu PBMAD, pentru a vedea dacă acoperirea cu bioadeziv ar putea ajuta particulele PMMA să rămână mai îndelung la nivelul intestinului şi apoi să fie absorbite.

Prima echipă, inclusiv autorii Joshua Reineke, de la Wayne State University, şi Daniel Cho, de la Brown University, au efectuat teste clasice de laborator, pentru a vedea cât de bine aderă fiecare tip de particule.

Particulele filmate cu PBMAD s-au dovedit a avea cea mai puternică adezivitate la ţesutului intestinal, legându-se de două ori mai puternic decât particulele PMMA neacoperite şi de aproximativ 1,5 ori mai puternic decât particulele de polistiren.

Pe lângă acestea, experimentul principal a implicat injectarea unor doze ale diferitelor particule în intestine de

şobolani, pentru a vedea dacă particulele vor fi absorbite şi, în cazul în care unele dintre ele sunt absorbite, dacă pot fi găsite după cinci ore în organism.

Unii şobolani au primit o doză de particule de polistiren, unii au primit particule de PMMA neacoperite şi unii au primit particule de PMMA acoperite cu PBMAD.

Măsurătorile au arătat că şobolanii au absorbit 66,9 la sută din particulele acoperite cu PBMAD, 45,8 la sută din particulele de polistiren şi doar 1,9 la sută din particulele PMMA neacoperite.

Între timp, diferitele particule au avut profiluri de distribuţie diferite în interiorul corpului.

Mai mult de 80% din particulele de polistiren care au fost absorbite au mers la ficat şi alte 10 la sută la rinichi.

Particulele PMMA, acoperite sau nu, şi-au găsit drumul la o varietate mult mai mare de ţesuturi, deşi în distribuţii diferite.

De exemplu, a fost mult mai probabil ca particulele acoperite cu PBMAD să ajungă la inimă, iar cele neacoperite să ajungă la creier.

Potenţial farmaceutic Faptul că proprietăţile diferite ale

suprafeţelor particulelor de dimensiuni similare au avut distribuţii distincte în ţesuturile şobolanilor, după acelaşi interval de cinci ore, sugerează că cercetătorii ar putea învăţa să regleze particulele pentru a ajunge la anumite părţi ale corpului, ţintind în principal dozele de medicamente administrate pe cale orală, a specificat Mathiowitz.

„Distribuţia în organism poate fi controlată într-un fel cu ajutorul tipului de polimer pe care îl utilizăm”, a subliniat ea.

Pentru moment, ea şi grupul ei au lucrat din greu pentru a determina biofizica modului în care sunt preluate de intestine particulele acoperite cu PBMAD.

Continuare în pagina următoare

FA

RM

AC

OL

OG

IE M

OL

EC

UL

AR

Ă

Cristina SORESCU

ntr-un nou studiu, un „bioadeziv” dezvoltat la Brown University a îmbunătăţit în mod semnificativ

absorbţia intestinală în fluxul sanguin a nanoparticulelor care ar putea, în scurt timp, să transporte medicamente pe bază de proteine, precum insulina.

O astfel de etapă este necesară pentru medicamente administrate mai curând oral decât prin injectare directă în sânge.

Pentru ca medicamentele pe bază de proteine, cum ar fi insulina, să fie administrate pe cale orală, bioinginerii trebuie să găsească o modalitate de a fi trecute în condiţii de siguranţă prin stomac în intestinul subţire unde pot fi absorbite şi distribuite de fluxul sanguin.

Progresul în această direcţie a fost lent, dar, într-un nou studiu, cercetătorii raportează un important avans tehnologic: ei arată că un „bioadeziv” a crescut semnificativ absorbţia intestinală a nanoparticulelor de polimeri la şobolani şi că nanoparticulele au fost livrate la ţesuturile din corp într-un mod care ar putea fi controlat.

„Rezultatele acestor studii susţin puternic utilizarea polimerilor bioadezivi pentru a spori asimilarea nano- şi microparticulelor din intestinul subţire în livrarea medicamentelor pe cale orală”, au scris cercetătorii în „Journal of Controlled Release”, în frunte cu profesorul de ştiinţe medicale Edith Mathiowitz, de la Brown University.

Mathiowitz, care predă la departa-mentul de farmacologie moleculară, fiziologie şi biotehnologie de la Brown University, a lucrat mai mult de un deceniu pentru a dezvolta straturi bioadezive care pot determina aderarea nanoparticulelor pe mucoasa intestinului, astfel încât acestea să fie absorbite, în celulele sale epiteliale şi transferate în fluxul sanguin.

Ideea este că medicamentele pe bază de proteine ar putea fi transportate în nanoparticule.

În noul studiu, care a apărut online la 21 iunie, Mathiowitz pune unul dintre straturile sale cele mai promiţătoare – o substanţă chimică numită PBMAD – la încercare atât în mediu de laborator cât şi pe modele animale.

Mathiowitz şi colegii ei au aplicat pentru un brevet legat de acest rezultat, care ar putea fi atribuit Brown University.

î

Polimerii – cheia medicamentelor administrate oral, bazate pe proteine

11

AUGUST 2013

echipă de cercetare condusă de dr. Mitsuhiro Ebara, cercetător în cadrul unităţii de biomateriale MANA

(director: Takao Aoyagi) de la International Center for Materials Nanoarchitectonics (director: Masakazu Aono), National Institute for Materials Science (preşedinte: Sukekatsu Ushioda) a dezvoltat o nouă plasă de nanofibre, care este capabilă să realizeze simultan termoterapie (hipertermie) şi chimioterapie (tratament cu

medicamente anticancer). Folosind această plasă de

nanofibre, echipa a reuşit să inducă eficient moartea naturală (apoptoza) a celulelor canceroase epiteliale.

Carcinomul cu celule scuamoase (SCC) este o tumoră malignă epitelială, şi se găseşte în multe ţesuturi.

De exemplu, potrivit estimărilor, SCC este responsabil pentru mai mult de 90% din cazurile de cancer esofagian, mai mult de 80% din cazurile de cancer de col uterin şi mai mult de 30% din cazurile de cancer pulmonar.

Pe lângă chirurgie, radioterapie şi chimioterapie, care sunt acum metode terapeutice principale conform etapelor cancerului, în ultimii ani, şi termoterapia a atras o

atenţie deosebită. Aceasta se datorează faptului

că este posibil a induce dispariţia celulelor canceroase prin căldură, întrucât celulele canceroase sunt relativ sensibile la căldură, în comparaţie cu celulele normale.

S-a constatat, de asemenea, că termoterapia intensifică efectul medicamentelor împotriva cancerului, atunci când este utilizată în asociere cu chimioterapia.

Cu toate acestea, când se aplică efectiv termoterapia şi administrarea medicamentelor antineoplazice, cele două terapii independente

trebuie aplicate separat şi, până în prezent, a fost dificil de obţinut un control precis pentru a realiza simultan un tratament în aceeaşi locaţie.

În noul studiu, echipa condusă de dr. Ebara a depăşit această problemă, reuşind să dezvolte o metodă pentru efectuarea simultană a termoterapiei şi chimioterapiei la tumori maligne epiteliale.

Echipa a dezvoltat o plasă, care se aplică direct pe zona afectată şi este dintr-un material hibrid care combină un polimer receptiv la temperatură, nanoparticule magnetice şi citostatice.

Chiar dacă tehnicile de termoterapie magnetică – care administrează nanoparticule magnetice direct în organism – au

Sorina RADU

O

12

FA

RM

AC

OL

OG

IE M

OL

EC

UL

AR

Ă

Polimerii – cheia medicamentelor administrate

oral, bazate pe proteine

Continuare din pagina anterioară

Este necesar să se aprofundeze încă studiul, de exemplu, pentru a demonstra livrarea efectivă a medicamentelor pe bază de proteine în cantitate suficientă pentru ţesuturile în care acestea sunt necesare. Dar Mathiowitz a declarat că noile rezultate îndreptăţesc încrederea.

„Aceasta înseamnă că, dacă am acoperi nanoparticulele bioerodabile corect, asimilarea lor poate spori”, a precizat cercetătoarea.

„Nanoparticulele bioerodabile sunt ceea ce ne-am dori în final să utilizăm pentru a livra proteine. Întrebarea pe care ne-o punem în această lucrare este cât de mult putem livra. Numerele pe care le-am determinat fac obiectivul mult mai fezabil.”

O altă frontieră pentru livrarea nanoparticulelor este conceperea unei metode sigure de format nanoparticule, a subliniat Mathiowitz, dar: „ne-am dezvoltat deja metode sigure şi reproductibile pentru a îngloba proteinele în nanoparticule mici, fără a compromite activitatea lor biologică.”

În afară de Reineke, Cho şi Mathiowitz, alţi autori ai lucrării sunt Yu-Ting Liu Dingle, Stacia Furtado, Bryan Laulicht, Danya Lavin şi Peter M. Cheifetz, care şi-au desfăşurat activitatea la Brown University în timpul cercetării.

(Sursa: Brown University)

Reţea inteligentă din

AUGUST 2013

împotriva cancerului a acestei fibre, folosind o tulpină de celule umane de melanom, s-a constatat că controlul ON-OFF al stimulării apoptozei celulelor canceroase a fost posibil prin aplicarea unui câmp magnetic alternativ.

În secolul 21, controlul timp-spaţiu al tratamentului bolilor este necesar.

Trebuie să existe posibilitatea de a administra medicamente etc., la un timp şi locaţie arbitrare.

Deoarece plasa de nanofibre recent dezvoltată permite simultan controlul ON-OFF al încălzirii părţii afectate şi eliberarea medicamentelor, simplu, prin aplicarea unui stimul extern, aceasta este considerată un progres major în dezvoltarea materialelor terapeutice de ultimă generaţie pentru medicina secolului 21.

Această realizare a cercetării a fost anunţată în revista ştiinţifică „Advanced Functional Materials” la 14 iunie 2013.

(Sursa: International Center for Materials Nanoarchitectonics)

fost dezvoltate anterior, dificultatea de a manipula nanoparticulele şi preocupările cu privire la siguranţa nanoparticulelor magnetice con-stituiau probleme.

Ochiurile nanofibrelor dezvoltate de echipa dr. Ebara sunt uşor de manevrat şi pot fi, de asemenea, utilizate în chirurgia endoscopică etc. Mai mult, pentru că particulele magnetice conţinute în fibre sunt stabile, difuzia în organism este redusă la minimum.

Din acest motiv, se consideră că metoda dezvoltată oferă siguranţă mai mare în comparaţie cu metodele în care particulele magnetice sunt administrate direct.

Cum ochiurile nanofibrelor conţin nanoparticule magnetice, care sunt o substanţă cu auto-încălzire, este posibil să se încălzească fibrele prin aplicarea unui câmp magnetic alternativ.

În plus, contractările polimerului receptiv la temperatură, ca răspuns la căldura generată de nanoparticulele magnetice, permit eliberarea medicamentelor împotriva cancerului conţinute în plasa de nanofibre.

Când a fost investigată activitatea

nanofibre, împotriva cancerului

13

TE

RA

PII S

IMU

LT

AN

E

Cip microfluidic captează celulele tumorale vii în sângeAna BARBUcomună, care încetineşte timpul de procesare în

dispozitivele similare de filtrare a CTC. Abilitatea de a înregistra CTC vii, individuale, din

fluxul sanguin îi poate ajuta pe medici să determine gradul de severitate a unui cancer, deoarece densi-tatea CTC în sânge este legată de progresia bolii şi de probabilitatea de supravieţuire a pacienţilor.

Noua metodă ar putea îmbunătăţi, de ase-menea, tehnicile de „biopsie lichidă”, în care este utilizată o cantitate mică de sânge, ca o alternativă la biopsiile tisulare convenţionale ale tumorilor primare sau metastatice.

Pe lângă potenţiala îmbunătăţire a testele-lor de screening, echipa crede că abordarea lor i-ar putea ajuta într-o zi pe medici să con-troleze metastaze induse de CTC, despre care cercetătorii spun că pot avea un potenţial letal mult mai însemnat decât cel al tumorii iniţiale.

„Pentru că cipul nostru este capabil să capteze CTC viabile, se creează oportunităţi pen-tru dezvoltarea unor biomarkeri noi şi eficienţi ai cancerului”, spune Ray Han, coautor al studiului, profesor la Peking University, Beijing.

Dispozitivul oferă, de asemenea, cerce-tătorilor şansa de a realiza ceea ce Han numeşte „cel mai grandios dintre toate visele: o tehnologie capabilă să scoată direct CTC din sânge uman – o formă de dializă a CTC”.

(Sursa: American Institute of Physics)

Celulele tumorale care circulă prin fluxul sanguin al pacientului pot transporta cancerul din locul tumorii primare în zone îndepărtate ale corpului, răspândind boala.

De curând, o echipă de cercetători din China a dezvoltat un nou cip microfluidic – care poate separa şi captura celulele tumorale circulante (CTC) vii din sângele pacientului – având potenţiale aplicaţii pentru screeningul cancerului şi evaluări rapide ale tratamentului.

Cercetătorii descriu tehnica lor în revis-ta „Biomicrofluidics” („Segregarea spaţială gradată şi recuperarea celulelor tumorale circulante din sângele periferic al pacienţilor cu cancer”), editată de AIP Publishing.

Multe dintre dispozitivele pentru detectarea CTC în sângele pacienţilor, disponibile în prezent, sunt fie prea lente pentru utilizarea clinică fie au alte probleme, cum ar fi o capacitate redusă de a distinge între CTC rare şi multe celule sanguine albe comune sau alte celule non-tumorale.

Noul sistem capturează mai mult de 90% din CTC, ceea ce îl face extrem de eficient.

Timpul de procesare în ansamblu a fost, de asemenea, redus, datorită, în parte, etapei în care celulele sanguine roşii sunt selectiv lizate sau distruse şi eliminate.

Lizarea celulelor sanguine roşii diminuează tendinţa sângelui de a bloca sistemul, o problemă

AUGUST 2013

SE

NZ

OR

I

Ceas inovator pentru măsurareaSorina RADU

onsecințele hipertensiunii arteriale sunt una dintre cele mai comune cauze de

deces la nivel mondial. În pofida acestui fapt, conform Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii, mai puțin de jumătate dintre persoanele cu risc îşi măsoară tensiunea arterială în mod regulat. Principalul motiv pentru aceasta este faptul că măsurătorile obișnuite sunt costisitoare.

Un senzor inovator pentru încheietura mâinii ar trebui să schimbe acum această situaţie. Măsurarea și monitorizarea tensiunii arteriale sunt plictisitoare pentru pacienţi.

În mod obişnuit, aceasta implică o manșetă care se activează la fiecare 15 minute, timp de câteva ore, și comprimă partea superioară a brațului, un dispozitiv de măsurare greoi pe corp, sau, în unele cazuri, chiar monitorizare invazivă, prin introducerea unui cateter în arteră. Nu este de mirare că cei afectați evită această

procedură, dacă este posibil. Un nou senzor, puţin mai mare

decât un ceas de mână, ar trebui să ofere în curând o metodă mult mai convenabilă pentru măsurarea tensiunii arteriale.

Compania STBL Medical Research AG (STBL) a dezvoltat un dispozitiv care poate fi purtat confortabil la încheietura mâinii și înregistrează continuu tensiunea arterială – fără manşetă de presiune sau procedură invazivă. Măsurarea se efectuează prin mai mulți senzori care măsoară simultan presiunea, pulsul și fluxul de sânge la suprafața pielii, în vecinătatea încheieturii.

Michael Tschudin, co-fondator al STBL, prevede un mare potențial pentru dispozitiv: „Acest aparat de măsurare poate fi folosit în scopuri medicale, de exemplu, ca precauţie pentru pacienţii cu risc crescut, sau pentru tratarea hipertensiunii arteriale, dar şi ca tensiometru arterial și monitor al ritmului cardiac pentru activități de agrement și sportive, precum și pentru a monitoriza starea de

sănătate în sporturile la nivel înalt.”

Senzorul EMPA crește foarte mult precizia măsurării

În dezvoltarea acestei noi tehnologii, inginerii au trebuit să depăşească un anumit obstacol: presiunea dispozitivului pe piele se schimbă în mod constant, ceea ce înseamnă că, pentru sensibilitate înaltă, sunt necesare măsurători de corecție.

Laboratorul EMPA pentru ceramici performante a căutat o soluție adecvată la această problemă printr-un proiect CTI. Un senzor din fibre piezo-rezistive montat în brățară măsoară presiunea la contactul dispozitivului cu pielea.

Modificări în puterea semnalului datorate alunecării sau tensiunii musculare, ar putea duce la măsurători eronate. Senzorul Empa înregistrează aceste schimbări, care permit ca măsurătorile să fie corectate în consecință.

Fibra este conductivă electric, detectează orice mișcare sau

C

14

Molecula care protejează cârtiţa…împotriva canceruluiÎn încercarea de a găsi un „elixir

al tinereţii”, cercetătorii de la Univer-sity of Oxford (UK) au descoperit că o specie de cârtiţă din estul Africii, cârti-ţa cheală, este deosebit de longevivă, trăieşte în deşert, unde s-a adaptat de minune la condiţiile vitrege, poate mânca plante otrăvitoare, este rezis-tentă la cancer şi poate suporta foarte bine temperaturi extrem de ridicate.

Potrivit cercetărilor, 93 % din ma-terialul genetic al acestei specii de

cârtiţe este identic cu cel al oamenilor. Un articol apărut în „The Sun” men-ţionează că aceste animale trăiesc aproape 30 de ani, de 10 ori mai mult decât celelalte specii de rozătoare.

Cercetătorii consideră că secre-tul longevităţii se ascunde în gene, în condiţiile în care cârtiţele chele se pot reproduce până în ultima clipă a vieţii lor, arată mereu tinere, au o structură a oaselor foarte puternică şi prezin-

tă risc s c ă -zut de a su-feri de a fec -ţ i u n i a l e creie-r u lu i , p r e -c u m

demenţa.Acidul hialuronic, utilizat deja îm-

potriva ridurilor sau artrozei, ar putea fi o cheie în lupta împotriva cancerului. Aşa sugerează o echipă de cercetători americani, de la University of Roches-ter, New York, care au arătat că aceas-tă moleculă protejează cârtiţele de îmbolnăvire. Micul rozător este singura specie cunoscută astăzi ca rezistentă la toate tipurile de cancer şi a cărei lon-gevitate ajunge până la 30 de ani.

Cercetătorii au arătat că fenomenul neobişnuit este legat de prezenţa ma-sivă a acidului hialuronic în ţesuturile cârtiţei – de cinci ori mai mult decât la om. Inhibând genetic producţia aces-tei molecule sau activând degradarea ei, cercetătorii au determinat anima-lul să fie sensibil la apariţia tumorilor. Ei speră să identifice noi piste pentru dezvoltarea unor tratamente împotriva cancerului. (A.V.)

SE

NZ

OR

I

schimbare a presiunii, convertește aceasta într-un semnal electric și îl transmite dispozitivului de măsurare. Sistemul permite ca precizia măsurării „Ceasului tensiunii arteriale” să fie majorată cu mai mult de 70 la sută.

„Acum patru ani, am realizat primul prototip”, spune doctorul Frank Clemens din cadrul Laboratorului pentru ceramici performante, de la EMPA. De atunci, teste relevante au confirmat funcționalitatea senzorilor.

EMPA lucrează acum intens pentru a integra în dispozitiv piezo-senzori într-un mod care nu este doar mai atractiv, ci şi ușor de instalat, fără prea mult efort. Metodele posibile includ lipire, laminare sau țesere.

Asistența de urgență, pe încheietura mâinii

Piața pentru un dispozitiv de acest tip este enormă. Bolile cardiovasculare sunt cele mai frecvente cauze de deces la nivel mondial. Mai mult de un miliard de oameni ar trebui să-şi măsoare tensiunea arterială zi de zi, pentru a evita posibilele consecinţe ale hipertensiunii arteriale.

Ca urmare, anual sunt vândute aproximativ 60-70 de milioane de dispozitive de măsurare – cu toate acestea, ele nu permit măsurarea continuă.

În schimb, măsurarea constantă ar putea furniza marje suplimentare de siguranță – în cazul în care există posibilitatea

unui atac de cord sau accident vascular cerebral iminent, sistemul ar putea da semnale de avertizare timpurie.

Aceasta se datorează faptului că un atac de cord, ca şi un accident vascular cerebral, este precedat de un mare val de presiune, pe care sistemul îl înregistrează și îl analizează. Ceea ce ar permite măsuri de urgență, care trebuie luate înainte de a se întâmpla ceva mai grav. Pentru a îmbunătăți în mod constant precizia în timpul unor astfel de evenimente, sunt planificate noi teste, pe oameni.

Cu toate acestea, măsurarea constantă oferă avantaje supli-mentare, cum explică profesorul Thomas Lüscher, directorul Clinicii de cardiologie de la Spitalul Universitar din Zurich şi co-fondator al STBL: „Aceasta ne oferă posibilitatea de a înregistra tensiunea arterială în mediul natural al pacientului. Pacientul nu este limitat în ceea ce privește libertatea de mişcare.”

„Teama de halatele albe”, adică nervozitatea pacientului în preajma medicilor, care poate denatura măsurătorile, este eliminată de noua metodă.

Mai ieftin, mai simplu, mai confortabil

Studiile clinice sunt în curs de desfășurare. Primele măsurători au fost deja luate în paralel cu o procedură de cateter – cu rezultate foarte

a tensiunii arteriale

promiţătoare. Produsul trebuie livrat inițial

în două versiuni: un dispozitiv de monitorizare medicală și o versiune „redusă”, pentru uzul sportivilor și oamenilor obișnuiți.

„Senzorul va fi mai ieftin decât dispozitivele de monitorizare continuă existente, precum cele folosite în prezent în spitale”, confirmă Tschudin.

Aceste dispozitive costă până la 6.000 de franci elvețieni, „ceasul tensiunii arteriale”, aproximativ de zece ori mai puțin.

(Sursa: Swiss Federal Laboratories for Materials

Science and Technology (EMPA)

15

AUGUST 2013

BA

CT

ER

IOL

OG

IE Intestinul ar putea deţine remediul obezităţii şi al diabetului

lora care populează intestinul uman conţine numeroase specii de bacterii diferite, dar una

dintre acestea s-ar putea dovedi, potrivit cercetătorilor, de importanţă capitală pentru sănătatea „gazdei”. O echipă de cercetători belgieni, de la Universite Catholique de Louvain (UCL), au pus în evidenţă rolul Akkermansia mucinifila în prevenirea obezităţii şi a diabetului.

Noul studiu asupra obezităţii şi a diabetului, condus de prof. Patrice Cani (Louvain Drug Research Institute of UCL), a fost publicat în PNAS. Obezitatea şi diabetul de tip 2 sunt asociate cu o stare inflamatorie de slabă intensitate. Se ştia de câţiva ani: compoziţia florei intestinale a persoanelor sănătoase este diferită de aceea a subiecţilor obezi sau a celor suferinzi de diabet de tip 2. Intestinul uman adăposteşte 100.000 de miliarde de bacterii, multe dintre ele încă neidentificate.

În 2004, echipa condusă de prof. Willem de Vos (Universite de Wageningen) a descoperit o nouă bacterie, pe care a numit-o Akkermansia mucinifila. În mod surprinzător, această bacterie este abundentă în intestinul persoanelor sănătoase. Deşi reprezintă 3 – 5% din bacteriile care colonizează intestinul uman, multă vreme rolul ei a fost complet ignorat.

Spre deosebire de majoritatea bacteriilor intestinale, A. mucinifila trăieşte în mucusul care acoperă şi protejează celulele intestinale. Această proximitate cu celulele

Fintestinale lasă loc supoziţiei că A. mucinifila interacţionează cu „gazda” – organismul uman. Este ceea ce a demonstrat echipa condusă de prof. Patrice D. Cani.

Cercetătorii de la UCL au descoperit că bacteria A. mucinifila joacă un rol primordial în menţinerea funcţionării barierei intestinale şi protejează împotriva stocării grăsimilor şi a inflamării induse de un regim bogat în grăsimi.

Amandine Everard, doctorand în echipa prof. Patrice Cani, şi primul autor al articolului, a descoperit că grosimea „patului” de mucus care „căptuşeşte” colonul este mult mai fină la şoareci obezi şi diabetici de tip 2.

Graţie colaborării stabilite între echipa prof. Cani şi cea a prof. de Vos, cercetătorii au arătat că administrarea de A. mucinifila vie unor şoareci obezi şi diabetici permite restaurarea barierei de mucus în intestin, diminuarea stocării grăsimilor, oxidarea mai bună a grăsimilor din ţesuturile adipoase,

protejând animalele de inflamare. Aceste rezultate sugerează că

bacteria A. mucinifila joacă un rol important în funcţionarea barierei intestinului şi reglarea stocării grăsimilor.

Cercetătorii au descoperit că prezenţa acestei bacterii este de 100 de ori mai redusă în intestinul şoarecilor obezi şi diabetici decât în acela al animalelor sănătoase.

Pentru a confirma rolul A. mucinifila în dezvoltarea acestor maladii metabolice, cercetătorii au oferit şoarecilor un regim bogat în grăsimi, administrând unora dintre rozătoare o soluţie conţinând A. mucinifila.

„Şoarecii în a căror alimentaţie a fost adăugată bacteria au luat de două ori mai puţin în greutate. Aceasta a crescut metabolismul lipidelor în ţesuturile adipoase, protejând animalele de diabet”, a precizat Patrice Cani, conducătorul studiului.

Cercetătorii speră că, pornind de aici, s-ar putea într-o zi configura noi tratamente pentru frânarea obezităţii umane. A. mucinifila reprezintă între 3 – 5% din bacteriile existente în colonul uman. Ca şi la şoarece, cantitatea ei în tubul digestiv al unui individ este invers proporţională cu greutatea acestuia.

Patrice Cani dezvăluie următoarea ţintă a preocupărilor echipei: „Dezvol-tăm protocoale pentru studiul efectelor acestei şuşe la om”.

(Sursa: Universite Catholique de Louvain)

Ioana OLTEANU

16

AUGUST 2013

AUGUST 2013

O căutare lungă Experimentele cu particule alfa au început

în anii 1960, cu mai mulţi cercetători, printre care Martin Brechbiel, de la Institutul National al Cancerului, combinând emiţători alfa cu anticorpi încă de la sfârşitul anilor 1980. Materialele radioactive au structuri atomice instabile, care varsă particule de energie înaltă, într-un proces numit „descompunere la rate fixe” măsurate în timp de înjumătăţire – timpul necesar pentru ca jumătatea cantităţii de material să devină stabilă.

Printre primele procese de dezintegrare descoperite au fost dezintegrarea alfa şi dezintegrarea beta, care emit diferite tipuri

de blocuri subatomice, de energie înaltă. Cu o medie de înjumătăţire de 6,7 zile, emiţătorii beta păreau a fi mai utili la prima vedere.

Ei au rămas radioactivi suficient de îndelung pentru a fi transportaţi şi introduşi în pacienţi. Ei au trecut prin mii de celule înainte de a se opri, sugerând că ar putea ucide multe din celulele canceroase în interiorul tumorilor mari.

Ca dezavantaj, apare expunerea susţinută la radiaţii, în afara ţintei, care limitează dramatic doza lor în condiţii de siguranţă.

Potrivit datelor furnizate de primul studiu pe om, prezentate la reuniunea anuală a Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, de la Vancouver, un tratament experimental – care combină o particulă radioactivă-ucigaş al celulei canceroase, cu un anticorp aflat pe suprafaţa celulelor canceroase – conferă siguranţă tratamentului împotriva răspândirii cancerului în abdomenul pacienţilor.

Rezultatele sunt de la faza I a unui studiu clinic în curs de desfăşurare la University of Alabama at Birmingham (UAB), conceput pentru a măsura siguranţa tratamentului, în opoziţie cu eficienţa acestuia. Atunci când studiul va fi complet, vor fi trataţi 18 pacienţi cu o combinaţie a tratamentului cancerului aprobat de FDA bazat pe anticorpi, Herceptin (trastuzumab), şi materialul radioactiv plumb-212. La momentul prezentării, au primit tratament 8 din cei 18 pacienţi, şi date pe deplin analizate au fost prezentate pentru trei pacienţi.

Anticorpul Herceptin se ataşează de proteina HER-2, care apare mai des pe suprafaţa celulelor canceroase, pentru a opri semnalele care încurajează creşterea canceroasă. În teorie, materialul radioactiv ataşat la anticorp ar trebui să taie ADN-ul celulelor canceroase HER-2 pozitive, făcându-le să se autodistrugă.

„Prin uciderea cancerului celulă cu celulă, abordarea noastră promite

să fie utilă împotriva metastazelor care s-au răspândit de-a lungul căptuşelii abdomenului”, a explicat dr. med. Ruby Meredith, profesor în cadrul departamentului UAB de radiaţii oncologice şi cercetător senior la UAB Comprehensive Cancer Center.

„Până în prezent, avem doar date preliminare de la câţiva pacienţi. Dacă studii suplimentare vor dovedi că acest tratament combinat este sigur şi eficient, ar putea fi util faţă de cele 40% cazuri de cancer ovarian şi cancer gastric HER-2 pozitive, protejând ţesuturile normale.”

În această analiză preliminară, tratamentul

din studiu nu s-a acumulat în organe şi nici nu a distrus capacitatea măduvei osoase de a produce celule sanguine – probleme care au limitat doza la încercările anterioare de a combina anticorpi şi radioizotopi.

Având în vedere siguranţa demon-strată în primul grup de pacienţi şi, în conformitate cu liniile directoare ale US Food and Drug Administration, planul este acum de a creşte doza la următorul grup de pacienţi, conform protocolului aprobat.

în lupta împotriva canceIoana OLTEANU

18

TE

RA

PII

CO

MB

INA

TE

Poate fi tratată cu succes o lombalgie recalcitrantă cu antibiotice? s-au întrebat cercetătorii. Ideea pare să capete confirmare, în urma unui studiu clinic efectuat la University of Southern Denmark (SDU). Punctul de plecare a fost descoperirea bacteriilor în herniile discale, care a sugerat o origine infecţioasă a dureroasei afecţiuni.

Un lot de pacienţi care sufereau de dureri lombare de peste şase luni şi prezentau semne de edem vertebral pe imaginile IRM au fost supuşi, timp de trei luni, unui tratament (antibiotice sau placebo).

Apoi, după nouă luni fără medicament, evaluarea a arătat o stare

mai bună a pacienţilor care au primit tratament activ. O treime dintre ei nu mai acuzau nici o suferinţă lombară şi jumătate din cei trataţi activ puteau să efectueze mişcări de flexiune sau extensie. De asemenea, durerile în gambe s-au diminuat semnificativ.

Aceste efecte benefice au intervenit după şase până la opt săptămâni de antibioterapie şi au durat…susţinând ipoteza infecţioasă. Potrivit scenariului, germeni anaerobi comuni se instalează în discul intervertebral, de unde agresează osul vertebral şi irită rădăcinile nervoase.

După eradicarea lor, vertebra se „cicatrizează” şi simptomele regresează. Cercetătorii danezi atrag,

Durerile de spate pot ascunde o simplă infecţie

însă, atenţia că acest proces nu explică toate lombalgiile cronice. (I.O.)

AUGUST 2013

NE

UR

OC

HIR

UR

GIE

Specialiştii în domeniu au discutat mult timp ideea folosirii de emiţători alfa în locul celor beta, deoarece aceştia lovesc celulele din jur cu o putere mai mare, au timpi de înjumătăţire mai scurţi, iradiază mai puţin în afara ţintei, şi pătrund doar în câteva celule înainte de a se opri.

Din păcate, primii emiţători alfa identificaţi au avut timpul de înjumătăţire nepotrivit şi erau complicat şi costisitor de produs.

Sponsorul studiului a fost AREVA Med, compania care a construit un sistem de livrare coerentă a radiului-224 pur, care se dezintegrează în plumb-212, în timpul necesar livrării către orice spital

din lume (aproximativ 36 ore). Plumb-212 nu este un emiţător alfa,

dar se dezintegrează în bismut-212, care emite particule alfa şi apoi devine inert într-o oră de la introducerea în corp.

Conform datelor de până acum, aceasta protejează măduva osoasă, organele şi celulele normale. AREVA Med a cerut UAB să întreprindă studiul actual, având în vedere experienţa lui Meredith cu studiul clinic în cadrul centrului de cancer UAB.

Studiul a fost deschis pentru toţi pacienţii cu cancer pozitiv la HER-2, dar şapte din primii opt pacienţi s-a întâmplat să aibă cancer ovarian. Toţi pacienţii au suportat runde suplimentare de imagistică pentru a se asigura că radioactivitatea a rămas în abdomen, aproape de locul unde metastazele apar în jurul tumorilor primare gastrice şi ovariene. Cercetătorii au urmărit semne de toxicitate pe termen lung la şase luni de la tratament, dar nu au găsit nici unul.

Pacienţii din studiu au eşuat la te-rapiile anterioare.

Alături de Meredith, autori ai studiului au mai fost Sui Shen, Ronda Carlise, Patty Bunch, Souheil Saddekni, Daniel Yoder şi Ronald Alvarez, de la UAB, precum şi Julien Torgue şi Eileen Banaga, de la AREVA Med.

Studiul a fost sponsorizat de AREVA Med şi un grant de la National Institutes of Health acordat UAB Center for Clinical and Translational Science (1UL1RR025777). Herceptinul folosit în studiu a fost furnizat de compania Genentech.

(Sursa: University of Alabama at Birmingham)

19

corpi tumorali,rului

Materialul utilizat în suturi

infecţiile cerebraleSorina RADU furnizează medicamente ar

putea elibera antibiotice di-rect în creier. Cu toate aces-tea, când tratamentul este terminat, se impune o inter-venţie suplimentară pentru a elimina plasticul.

Echipa lui Liu a căutat să dezvolte o versiune biode-gradabilă, cu ajutorul unui material plastic dizolvabil, numit PLGA.

Ei descriu dezvoltarea fi-brelor de PLGA, care elibe-rează vancomicina, un an-tibiotic puternic care ucide mulţi microbi, inclusiv infa-mul stafilococ auriu rezistent la antibiotic („MRSA”), care eludează majoritatea antibi-oticelor cunoscute.

Cercetătorii au testat fi-brele la şobolani, care sunt modele pentru oameni, în aceste tipuri de studii.

Fibrele au eliberat cu suc-ces, în creier, vancomicină timp de mai mult de opt săp-tămâni şi au făcut aceasta fără efecte secundare apa-rente.

Autorii studiului au obţinut finanţare de la Chang Gung Memorial Hospital.

(Sursa: ACS Chemical Neuroscience)

Un material plastic deja utilizat în suturi chirurgicale absorbabile şi alte dispoziti-ve medicale arată şi promi-siunea administrării continue de antibiotice la pacienţi cu infecţii ale creierului, con-form raportării cercetătorilor de la „Chang Gung Memorial Hospital”, bazate pe conclu-ziile unui nou studiu.

Constatările publicate în revista „ACS Chemical Neu-roscience” arată că utilizarea materialelor, plasate direct pe suprafaţa creierului, ar putea reduce costisitoarele şederi de câteva săptămâni în spi-tal, necesare acum pentru un astfel de tratament.

Shih-Jung Liu şi colegii lui subliniază că, la aproxima-tiv 5-10 la sută din persoane-le care au suportat intervenţii chirurgicale la creier, apar complicaţii şi infecţiile pun în pericol viaţa pacienţilor.

Tratamentul actual presu-pune administrarea intrave-noasă de antibiotice timp de până la opt săptămâni şi şe-deri prelungite, costisitoare, în spital.

Studii anterioare au arătat că materialele plastice care

AUGUST 2013

RO

BO

TIC

Ă M

ED

ICA

LĂ

TALON DE ABONAMENT DA, doresc ABONAMENT la revistaNume, Prenume

Str.: Nr. Bl. Sc. Ap.

Loc.: Cod: Jud.:

Telefon:

Am plătit . . . . . . . . . . . . . . . . . lei în data de . . . . . . . . . . . . . . . . . cu mandat poştal nr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . q ordin de plată nr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . q

pe o perioadăde: 3 luni la preţul de q 12 lei 6 luni la preţul de q 24 lei12 luni la preţul de q 48 leiîncepând cu luna

Un robot cu ace orientabile

Ana BARBU

ntervenţia chirurgicală pentru diminuarea presiunii dăunătoare cauzate de o hemoragie la

nivelul creierului oferă spaţiu de acţiune perfect pentru un robot. Aceasta este premisa de bază a unui nou sistem chirurgical ghidat imagistic, în curs de dezvoltare la Vanderbilt University.

Dispozitivul are ace orientabile, de dimensiunea celor utilizate la biopsii, pentru a pătrunde în creier cu daune minime şi a aspira în afară cheagul de sânge care s-a format.

Sistemul este descris într-un articol acceptat pentru publicare în revista „IEEE Transactions on Biomedical Engineering”. El este produsul unei colaborări susţinute între o echipă de ingineri şi medici condusă de prof. Robert J. Webster III şi prof. Kyle Weaver, specialist în neurochirurgie.

Cheagurile intracraniene sunt principala cauză de deces şi de invaliditate.

Şansele ca o persoană să sufere hemoragie intracerebrală sunt 1 în 50 pe parcursul unei vieţi. 40 % din persoanele

care au suferit un astfel de accident mor în interval de o lună de la producerea lui. Mulţi dintre supravieţuitori au leziuni cerebrale grave.

„Când eram la colegiu, tatăl meu a suferit o hemoragie cerebrală”, aminteşte Webster. „Din fericire, el a fost unul dintre puţinii norocoşi care au supravieţuit şi s-a recuperat complet. Mă bucur că nu ştiam cât de mari sunt şansele sale de deces sau de leziuni cerebrale severe, altfel aş fi fost şi mai speriat.”

Acele orientabile ar putea preveni „daunele colaterale” survenite în timpul intervenţiei chirurgicale.

Intervenţiile de „descărcare” a cheagurilor din hemoragii intracerebrale nu sunt populare în rândul neurochirurgilor: ei ştiu că eforturile lor nu sunt susceptibile de eficienţă semnificativă, cu excepţia cazului în care cheagurile sunt mici şi se află pe suprafaţa creierului, unde sunt uşor accesibile.

În general, chirurgii sunt de acord că există un beneficiu clinic în cazul eliminării a 25-50 % din cheag, dar beneficiul poate fi „compensat” de prejudiciul provocat ţesutului înconjurător, la eliminarea cheagului.

Prin urmare, când este detectat în

creier un cheag periculos, abordarea medicilor este de „expectativă vigilentă” – administrarea unor medicamente care reduc inflamaţia în jurul cheagului, în speranţa că aceasta va fi suficientă pentru a îmbunătăţi starea pacientului, fără intervenţii chirurgicale.

În ultimii patru ani, echipa condusă de Robert Webster a dezvoltat un sistem de ac controlabil pentru chirurgie „transnazală”: operaţii destinate eliminării tumorilor din glanda pituitară şi de la baza craniului, care, în mod tradiţional, implică tăiere cu deschideri mari în craniu şi/sau faţa pacientului.

Studiile au arătat că folosirea unui endoscop pentru a pătrunde prin cavitatea nazală este mai puţin traumatică, dar procedura este atât de dificilă încât doar un mic număr de chirurgi o stăpânesc.

Vara trecută, Webster a participat la o conferinţă în Italia, în cadrul căreia neurochirurgul Marc Simard, de la University of Maryland School of Medicine, a lansat o listă de dispozitive neurochirurgicale imaginare, de mare utilitate, în speranţa că un inginer din audienţă ar putea construi într-o zi unul din ele.

Când Simard şi-a expus dorinţa de

I

20

AUGUST 2013

RO

BO

TIC

Ă M

ED

ICA

LĂ

ABONAŢI-VĂ LA REVISTAVeţi putea afla, cu siguranţă, răspuns la întrebările dvs. şi nu veţi pierde nici o informaţie solicitată!

Decupaţi talonul din revistă, completaţi-l şi expediaţi-l, împreună

cu dovada achitării contravalorii abonamentului, pe adresa societăţii:

Str. Rucăr nr. 32,sector 1, București

Plata abonamentului se face în contul firmei MEDRO SRL deschis la Banca Transilvania, sucursala Chibrit RO29BTRL 0480 1202 G339 0801 sau prin mandat poştal în acelaşi cont. Taloanele care nu vor fi însoţite de dovada plăţii NU VOR FI LUATE ÎN CONSIDERARE.

TOATE CHELTUIELILE DE EXPEDIȚIEVOR FI SUPORTATE DE CĂTRE

a avea un braţ robotic cu ace, cu ajutorul căruia să ajungă adânc în creier, pentru a elimina formarea cheagurilor, Webster avea în curs de dezvoltare sistemul de ac orientabil, perfect pentru aplicaţia cerută.

Designul lui Webster, pe care îl numeşte „canulă activă”, constă dintr-o serie de tuburi subţiri, imbricate. Fiecare tub are o curbură intrinsecă diferită.

Prin rotirea precisă, extinderea şi retragerea acestor tuburi, un operator poate pilota vârful în direcţii diferite, permiţându-i să urmeze o cale curbată prin corp.

Sistemul acului unic necesar pentru eliminarea cheagurilor intracraniene a fost de fapt mult mai simplu decât sistemul transnazal multi-ac. La întoarcere, Webster i-a spus lui Kyle Weaver despre noua aplicaţie potenţială.

Neurochirurgul a susţinut ideea: „Cred că acest sistem poate salva o mulţime de vieţi. Se produc un număr imens de hemoragii intracerebrale, iar acest număr va creşte sigur odată cu îmbătrânirea populaţiei.”

Pe masterandul Philip Swaney, care lucrează la noul sistem, îl bucură faptul că acesta este cel mai aproape de comercializare dintre toate proiectele dezvoltate în Medical and Electromechanical Design Laboratory condus de Webster.

„Îmi place ideea de a lucra la ceva care va contribui la salvarea de vieţi omeneşti în viitorul foarte apropiat”, a explicat el.

În simulări, canula activă a eli-minat 92 % din cheaguri.

Sistemul cheag-creier are nevoie de numai două tuburi: un tub exterior drept şi un tub interior curbat. Ambele au în diametru mai puţin de a cincisprezecea parte dintr-un centimetru.

Când o scanare CT a determinat localizarea cheagului de sânge, chirurgul stabileşte cel mai bun punct de intrare de pe craniu şi unghiul de inserţie adecvat pentru sondă.

Unghiul este stabilit printr-un dispozitiv, numit tija traiectoriei, care este ataşat la craniu imediat deasupra un mic orificiu, forat pentru a permite acului să pătrundă în creierul pacientului.

Chirurgul poziţionează robotul astfel încât să poată introduce tubul exterior direct prin tija traiectoriei şi în creier.

El selectează, de asemenea, tubul interior mic, cu curbura care corespunde cel mai bine dimensiunii şi formei cheagului, ataşează o pompă de aspiraţie la capătul lui exterior şi îl plasează în tubul exterior. Ghidat de CT, robotul introduce tubul exterior în creier, până când ajunge pe suprafaţa exterioară a cheagului. Apoi, extinde tubul curbat, interior, în interiorul cheagului. Pompa este pornită şi tubul începe să acţioneze ca un mic aspirator, sugând afară cheagul. Robotul mişcă vârful în interiorul cheagului, controlând mişcarea sa de rotaţie, extinderea şi retragerea tuburilor.

Conform studiilor de fezabilitate efectuate de cercetători, robotul poate elimina până la 92 %din cheagurile de sânge simulate.

„Cea mai delicată parte a operaţiunii apare după ce s-a scos o cantitate substanţială din cheag. Presiunea externă poate provoca prăbuşirea parţială a marginilor cheagului, ceea ce face dificil de urmărit limitele acestuia”, a subliniat

poate trata cheagurile intracraniene

Webster. Scopul unui proiect viitor este

adăugarea imagisticii cu ultrasunete, combinată cu un model informatic al deformării ţesutului cerebral, pentru a se asigura că materialul cheagului poate fi eliminat în siguranţă şi eficient.

Alţi membri ai echipei de cercetare sunt: Jessica Burgner, director executiv al Hannover University Center for Mechatronics, Germania, şi Ray Lathrop, masterand la Vanderbilt.

Cercetarea a fost susţinută de National Science Foundation CAREER Award IIS-1054331 şi Graduate Research Fellowship, precum şi de un grant de la German Academic Exchange Service.

(Sursa: Vanderbilt University)

21

AUGUST 2013

AC

CE

NT

Laserul ajută la introducerea „delicată” a ADN-ului în celulele vii

(Continuare din pagina 3)

Pentru a manipula ADN-ul străin, cercetătorii au folosit penseta optică – reprezentând, în esenţă, un fascicul laser al cărui câmp electromagnetic poate prinde şi transporta o particulă acoperită de plasmidă.

Cercetătorii au mutat mai întâi particula la suprafaţa membranei celulare. Cu ajutorul unui puls laser ultra-scurt de la un laser femtosecundic, ghidaţi de particula prinsă, au creat apoi un por mic în

membrana celulei. În timp ce un alt fascicul laser a detectat locaţia exactă a membranei celulare, au împins particula prin por, cu penseta optică.

Folosind această tehnică, cerce-tătorii au fost capabili să treacă uşor o microparticulă până la porul din membrană şi să o plaseze în celulă.

Pentru a determina dacă metoda lor a reuşit, cercetătorii au introdus plasmide care transportă o genă care codează pentru o proteină fluorescentă verde. Odată intrată în interiorul

celulei, gena a devenit activă şi mecanismele celulei au început să producă proteine. Cercetătorii au putut detecta apoi o lumină verde, cu ajutorul unui microscop cu fluorescenţă.

Ei au descoperit că aproximativ una din şase celule pe care le-au studiat devine transfectată. Această rată este mai mică decât cea înregistrată pentru alte metode, dar acestea sunt mai puţin precise şi implică antrenarea mai multor celule la un moment dat.

Lee speră că lucrarea echipei sale va permite şi altor cercetători să investigheze efectele trans-fectării în celule individuale, nu doar în populaţii mari de celule. Cu noua tehnică, „puteţi pune o genă într-o celulă, o altă genă într-o altă celulă şi nici una în cea de a treia. Astfel încât să puteţi studia exact cum funcţionează”, a spus el.

(Sursa: Journal of Optical Society of Korea)

Cu ce anume ar putea să semene bine ochiul unei muşte? Cercetătorii de la University of Illinois, Urbana Champaign, au pus la punct o minicameră care va oferi în curând o vedere generală asupra lui.

Conceput pentru imagistică, prototipul, de aproape 2 cm diametru, are deja cu ce să impresioneze: vedere panoramică la 160 de grade, profunzime a câmpului practic nelimitată şi totul fără deformarea imaginii.

La insecte, ochiul este compus din mii de faţete, fiecare echivalând cu o lentilă care concentrează lumina şi un captator care reconstruieşte imaginea. Individual, acestea din urmă au performanţe slabe, dar,

juxtapuse, procură insectei o vedere eficientă.

Pentru a copia aceşti ochi, inginerii au construit faţete „artificiale”, apoi, le-au plasat pe un suport gonflabil, din siliciu. Au obţinut, astfel, o emisferă care poate filma sub unghiuri cuprinse între 140 şi 180 de grade, în funcţie de umflare. Astfel de camere vor putea revoluţiona monitorizarea şi explorarea medicală.

Desigur, cu condiţia de a fi perfecţionate: cu „doar” 180 de lentile, acest model este încă departe de cele 3000 de faţete ale ochiului unei muşte şi nu reconstruieşte deocamdată decât imagini la rezoluţie modestă, în alb-negru. (S.R.)

O minicameră mimează ochiul de muscă

22