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Hematofísica

Hematologia Física

As propriedades mecânicas de células vivas são de grande importância para um bom funcionamento fisiológico dos sistemas biológicos em geral, porém, o conhecimento acerca das mesmas ainda é considerado limitado. Como a estrutura das células determina, muitas vezes, as suas funções, estas também podem estar associadas à mecânica celular. Assim, qualquer tipo de anormalidade em processos fisiológicos, ocasionada por uma patologia, pode vir a estar relacionada com alguma alteração nas propriedades mecânicas da célula.

Através da utilização de várias técnicas, em especial da Microscopia de Força Atômica, torna-se possível obter mais informações a respeito dessas propriedades e investigar os distúrbios causados por processos patológicos na micromecânica celular. Comparadas a outras células, as hemácias ou eritrócitos apresentam uma simplicidade estrutural que torna menos complexo o estudo de suas propriedades mecânicas. Além disso, a micromecânica desta célula está altamente associada a doenças como as anemias hemolíticas.

Nessa linha de pesquisa, uma parceria com o HEMOMAR (Centro de Hematologia e Hemoterapia do estado do Maranhão) propõe-se o uso da Microscopia de Força Atômica para a investigação das propriedades mecânicas de eritrócitos de pacientes portadores das anemias falciforme, esferocitose hereditária e da eliptocitose hereditária. Visa-se propor um parâmetro físico que, ao mesmo tempo, possa ser utilizado para a investigação laboratorial de anormalidades estruturais de eritrócitos em portadores dessas anemias hemolíticas e que possa ser utilizado para a avaliação da evolução dos estados anêmicos.

Figura 1: Imagem tridimensional de Microscopia de Força Atômica (Atomic Force Microscopy - AFM) em modo contato de: (a) um eritrócito sadio e (b) de uma célula com alteração morfológica devido à anemia falciforme (Rebelo (2010)).

Figura 2: Imagens de AFM obtidas em ar de RBCs (a) normal (Costa (2011)) (b) esferócito (Dulinska (2006)).

Oftalmofísica

Biomecânica de Tecidos Oculares

As propriedades biofísicas e biomecânicas de tecidos oculares são de grande interesse para comunidade científica, uma vez que as alterações nas características estruturais e biomecânicas de tecidos oculares estão intimamente relacionadas com patologias (ceratocone, por exemplo).

Técnicas avançadas de caracterização das propriedades físicas e estruturais tais como: Espectroscopia Raman (ER), Difração de Raio-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de Força Atômica (AFM) podem trazer à luz novas informações a respeito de tecidos oculares, possibilitando o desenvolvimento de novas terapias.

Nesta linha de pesquisa, de caráter multidisciplinar, uma parceria entre os Departamentos de Medicina e Física da Universidade federal do Maranhão (UFMA), as técnicas de caracterização supracitadas são utilizadas na investigação de tecidos oculares, tais como: córnea, cristalino e retina, na caracterização da ultraestrutura e das propriedades biomecânicas, em nível nanométrico, com o objetivo de correlacionar as alterações ultraestruturais com as biomecânicas destes tecidos, a fim de compreender as alterações promovidas por patologias nos mesmos.

Figura 3: Imagem de córnea humana com (A) microscópio confocal e (B) imagem obtida por AFM do epitélio de córnea. Imagem (A) retirada de: T. Tervo, J. Moilanen / Progress in Retinal and Eye Research 22 (2003) 339– 358.

Figura 4: Estrutura de colágeno de córnea humana. (a) Imagem tridimensional de AFM de córnea humana com camada epitelial removida evidenciando o arranjo de fibras de colágeno. (b) Imagem evidenciando fibras individuais com D periodicidade de 60 nm aproximadamente. O detalhe na figura (b) mostra a seção transversal em uma fibra única.