Los biotecnólogos de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg FAU han desarrollado un sistema para medir con precisión la debilidad muscular causada por cambios estructurales en el tejido muscular. El nuevo método permite evaluar la función muscular mediante imágenes sin la necesidad de registros biomecánicos sofisticados, y podría en el futuro incluso hacer que la toma de muestras de tejido para diagnosticar miopatía sea superflua. Los resultados han sido publicados en la revista Luz: ciencia y aplicaciones .
El músculo es un órgano altamente ordenado y estructurado jerárquicamente. Esto se refleja no solo en la agrupación paralela de fibras musculares, sino también en la estructura de las células individuales. Las miofibrillas responsables de la contracción consisten en cientos de unidades idénticamente estructuradas conectadas una tras otraotro. Esta estructura ordenada determina la fuerza que se ejerce y la fuerza del músculo. Las enfermedades inflamatorias o degenerativas o el cáncer pueden conducir a una reestructuración crónica de esta arquitectura, causando cicatrización, rigidez o ramificación de las fibras musculares y una reducción dramática enfunción muscular. Aunque tales cambios en la morfología muscular ya pueden ser rastreados usando microscopía multifotónica no invasiva, aún no ha sido posible evaluar la fuerza muscular con precisión solo con imágenes.
Nuevo sistema correlaciona estructura y resistencia
Los investigadores de la Cátedra de Biotecnología Médica han desarrollado un sistema que permite medir la debilidad muscular causada por los cambios estructurales al mismo tiempo que evalúan ópticamente la arquitectura muscular. "Diseñamos un sistema biomecatrónico miniaturizado y lo integramos en un microscopio multifotón,lo que nos permite evaluar directamente la fuerza y la elasticidad de las fibras musculares individuales al mismo tiempo que registramos anomalías estructurales '', explica el profesor Dr. Oliver Friedrich. Para demostrar la capacidad del músculo para contraerse, los investigadores sumergieron las células musculares en soluciones conconcentraciones crecientes de iones libres de calcio. El calcio también es responsable de desencadenar las contracciones musculares en humanos y animales. También se midió la viscoelasticidad de las fibras, estirándolas poco a poco. Un detector altamente sensible registró la resistencia mecánica ejercida por las fibras musculares apretadasen el dispositivo
Conjunto de datos para diagnóstico simplificado
Sin embargo, la tecnología desarrollada por los investigadores de FAU es simplemente el primer paso para poder diagnosticar trastornos musculares mucho más fácilmente en el futuro: 'Poder medir la fuerza isométrica y la viscoelasticidad pasiva al mismo tiempo que muestra visualmente la morfometría deLas células musculares nos han permitido, por primera vez, obtener pares directos de datos de estructura-función ", dice Oliver Friedrich." Esto nos permite establecer correlaciones lineales significativas entre la estructura y la función de los músculos a nivel de fibra única ".se usará en el futuro para predecir de manera confiable las fuerzas y los rendimientos biomecánicos en el músculo esquelético utilizando exclusivamente evaluaciones ópticas basadas en imágenes SHG las iniciales significan Segunda Generación Armónica y se refieren a imágenes creadas usando láseres a una segunda frecuencia armónica, sin la necesidad de una fuerza complejamediciones. En la actualidad, las células musculares aún tienen que ser eliminadas del cuerpo antes de que puedan examinarse con un multifotónmicroscopio.Sin embargo, es plausible que esto pueda volverse superfluo en el futuro si la tecnología necesaria puede continuar miniaturizada, permitiendo examinar la función muscular, por ejemplo, utilizando un microendoscopio.
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Materiales proporcionado por Universidad de Erlangen-Nuremberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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