Pinças ópticas e pontos quânticos para avaliação de propriedades elétricas e biomecânicas eritrocitárias: aplicações em β Talassemia Intermediária

Abstract

Ferramentas fotônicas, como a pinça óptica (PO) e os pontos quânticos (PQs), vêm sendo cada vez mais utilizadas na área biomédica com o principal objetivo de extrair informações essenciais ao funcionamento celular. A PO é uma ferramenta que utiliza um laser no infravermelho próximo fortemente focalizado e, através da transferência de momento dos fótons, é capaz de exercer uma força suficiente para capturar, manipular, quantificar parâmetros físicos e correlacionar propriedades físicas/químicas de sistemas biológicos, sem qualquer contato mecânico. Por outro lado, os PQs são nanocristais fluorescentes de semicondutores que apresentam excepcional resistência à fotodegradação e superfície ativa para interação biológica. Nesse trabalho, a PO e os PQs foram explorados para caracterizar as propriedades biomecânicas e as cargas elétricas de membrana de eritrócitos. Para tanto inicialmente padronizou-se uma metodologia para determinar a elasticidade e a viscosidade da membrana eritrocitária a partir de um único experimento. A elasticidade foi obtida através da análise da deformação sofrida por eritrócitos capturados e arrastados pelo plasma sanguíneo em função da velocidade. Já a viscosidade da membrana foi determinada correlacionando-se a elongação eritrocitária com o tempo para o qual essas células levam para retornar à sua conformação original, depois de terem sido arrastadas pelo fluido. Adicionalmente, uma metodologia utilizando PQs catiônicos também foi avaliada para analisar a carga elétrica de membrana desses mesmos eritrócitos através de citometria de fluxo. Para isso, PQs de CdTe com emissão verde estabilizados com cisteamina foram sintetizados e caracterizados opticamente. As propriedades biomecânicas e elétricas são parâmetros fundamentais para o desempenho e a sobrevivência dos eritrócitos na microcirculação. Assim, nesse trabalho também foram estudadas células de β talassemia intermediária (Hbβ). Os resultados indicaram que os eritrócitos Hbβ são significativamente menos elásticos, com a membrana mais viscosa e apresentam carga elétrica membranar reduzida em relação aos normais. Ademais foram desenvolvidas metodologias para a mensuração de propriedades reológicas/elétricas, utilizando a PO e os PQs, eficientes, sensíveis e capazes de propiciar comparações entre eritrócitos normais com aqueles que sofreram modificações por problemas patológicos, tais como os Hbβ. Quantificar propriedades biomecânicas e elétricas eritrocitárias é essencial para entender as alterações fisiológicas e contribuir para avanços terapêuticos para essas doenças.