Studio delle proprieta' meccaniche di singole cellule mediante un'approccio combinato di microscopia a forza atomica e microscopia ottica in fluorescenza.
Progetto La capacita' di modulare la propria rigidita' permette alle cellule di dividersi e replicarsi, e di aderire ed adattarsi alle diverse superfici. E'stata inoltre osservata una marcata correlazione tra l'elasticita' delle cellule ed il loro stato di salute: questo suggerisce che si possa diagnosticare precocemente l'insorgere di una patologia tumorale monitorando le proprieta' elastiche di singole cellule prelevate dai tessuti del nostro organismo o dai vasi sanguigni.
La comprensione dei meccanismi fondamentali che determinano cambiamenti nell'elasticita' della cellula richiede tra l'altro la capacita' di caratterizzare le proprieta' meccaniche e strutturali del citoscheletro, la tensiostruttura di natura proteica che sostiene la membrana cellulare.
Scopo di questo nuovo progetto e' lo studio delle proprieta' meccaniche di singole cellule mediante un'approccio combinato di microscopia a forza atomica (AFM) e microscopia ottica in fluorescenza. Tale approccio e' assai promettente per investigare i meccanismi biofisici che causano i cambiamenti delle proprieta' elastiche delle cellule, in quanto la microscopia ottica in fluorescenza permette la visualizzazione diretta della struttura complessiva del citoscheletro e dei suoi diversi componenti, e la microscopia AFM consente di visualizzare le cellule nel loro ambiente fisiologico con risoluzione nanometrica, e di mapparne quantitativamente il modulo di elasticita'. L'accoppiamento delle due tecniche richiede tuttavia lo sviluppo di nuovi approcci sperimentali e di trattamento dei dati.
Punto di forza del progetto e' l'esperienza acquisita presso il Laboratorio di Getti Molecolari e Materiali Nanocristallini ed il centro CIMAINA nella caratterizzazione di nano-bio-interfacce mediante tecniche avanzate di microscopia a scansione di sonda, e nello studio di sistemi cellulari interagenti con superfici. In particolare, una piattaforma comprendente un microscopio a forza atomica integrato in un microscopio ottico invertito, cofinanziata dal fondo Grandi Attrezzature 2005, consente di studiare cellule e biomolecole nel loro ambiente fisiologico, combinando la microscopia ottica in campo chiaro ed in contrasto di fase con la microscopia AFM. Con questo progetto si intende dotare tale piattaforma di un modulo per eseguire misure in fluorescenza. Sara' cosi' possibile acquisire simultaneamente mediante AFM le mappe topografiche e le mappe di elasticita' delle cellule, a cui si associeranno le mappe di fluorescenza del citoscheletro. Si studieranno i cambiamenti strutturali del citoscheletro indotti da diversi stimoli biochimici e da diversi substrati, cercando di correlare tali cambiamenti alla modificazione delle proprieta' elastiche e morfologiche delle cellule.
Questo progetto si propone di accrescere la comprensione di alcuni fondamentali meccanismi biologici, ma possiede al contempo un elevato potenziale applicativo nel campo dello screening di patologie dei tessuti.