Notícia

Pesquisadores já podem visualizar a pressão osmótica em tecidos vivos

Divulgação, UCSB

Fonte

UCSB | Universidade da Califórnia em Santa Barbara

Data

quarta-feira, 8 novembro 2023 14:35

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biomecânica. Engenharia Biológica. Física Médica. Microbiologia.

Para sobreviver, os organismos devem controlar a pressão em seu interior, desde o nível unicelular até os tecidos e órgãos. Medir essas pressões em células e tecidos vivos em condições fisiológicas é um desafio.

Em uma pesquisa que teve origem na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB), cientistas relataram na revista científica Nature Communications uma nova técnica para ‘visualizar’ essas pressões à medida que os organismos se desenvolvem. Estas medições podem ajudar a compreender como as células e os tecidos sobrevivem sob pressão e revelar como os problemas na regulação das pressões levam a doenças.

Quando moléculas dissolvidas na água são separadas em diferentes compartimentos, a água tem a tendência de fluir de um compartimento para outro para equilibrar suas concentrações, um processo conhecido como osmose. Se algumas moléculas não conseguem atravessar a membrana que as separa, um desequilíbrio de pressão – a pressão osmótica – acumula-se entre os compartimentos. Este princípio é a base para muitas aplicações técnicas, como a dessalinização da água do mar ou o desenvolvimento de cremes hidratantes. Acontece que manter um organismo saudável e funcional também está na lista.

As células do corpo humano estão constantemente movendo moléculas para dentro e para fora para evitar que o aumento da pressão as colapse. Para isso, utilizam bombas moleculares que lhes permitem manter a pressão sob controle. Esta pressão osmótica afeta muitos aspectos da vida das células e até define o seu tamanho.

Quando as células se unem na construção de tecidos e órgãos, elas também enfrentam um problema de pressão: o sistema vascular, ou órgãos como o pâncreas ou o fígado, contêm cavidades cheias de líquido, conhecidas como lúmens, que são essenciais para o seu funcionamento. Se as células não conseguirem controlar a pressão osmótica, estes lúmens podem entrar em colapso ou explodir, com consequências potencialmente catastróficas para o órgão. Para compreender como as células regulam a pressão nestes tecidos, ou como não o fazem nas doenças, é essencial medir e ‘ver’ a pressão osmótica nos tecidos vivos. Mas, infelizmente, isso não foi possível. Até agora.

Liderados pelo Dr. Otger Campàs, ex-professor da UCSB e atualmente professor da Cátedra de Dinâmica de Tecidos na Universidade Técnica de Dresden (TU Dresden), os cientistas desenvolveram uma nova técnica para medir a pressão osmótica em células e tecidos vivos usando gotículas especiais conhecidas como emulsões duplas. Para este ‘sensor de pressão’, eles introduziram uma gota de água em uma gota de óleo que permite a passagem da água. Quando essas ‘gotas duplas’ foram expostas a soluções salinas de diferentes concentrações, a água fluía para dentro e para fora da gota interna, alterando seu volume, até que as pressões se equilibrassem. Os pesquisadores mostraram que a pressão osmótica pode ser medida simplesmente verificando o tamanho da gota. Eles então introduziram essas gotículas duplas em células e tecidos vivos usando microcapilares de vidro para revelar sua pressão osmótica.

“Acontece que as células dos tecidos animais têm a mesma pressão osmótica que as células vegetais, mas, ao contrário das plantas, devem equilibrá-la constantemente com o ambiente para evitar explodir, uma vez que não têm paredes celulares rígidas”, explicou o professor Campàs.

Com este conceito simples, este método engenhoso permite agora aos cientistas observarem a pressão osmótica numa vasta gama de ambientes. “Sabemos que vários processos físicos afetam o funcionamento do nosso corpo. Em particular, sabe-se que a pressão osmótica desempenha um papel fundamental na construção de órgãos durante a embriogênese e também na manutenção de órgãos adultos saudáveis. Com esta nova técnica, podemos agora estudar como a pressão osmótica impacta todos esses processos diretamente nos tecidos vivos”, destacou o Dr. Otger Campàs.

Além de oferecer insights sobre processos biológicos e princípios físicos que governam a vida, este método possui aplicações industriais e médicas promissoras, incluindo monitoramento da hidratação da pele, caracterização de cremes ou alimentos e diagnóstico de doenças conhecidas por terem desequilíbrios de pressão osmótica, como doenças cardiovasculares ou tumores. A patente desta técnica está sendo emitida pela UCSB, onde o professor Campàs realizou suas pesquisas antes de ingressar na TU Dresden.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (em inglês).

Fonte: Sonia Fernandez, UCSB. Imagem: Divulgação, UCSB.

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