Active Force Dynamics in Red Blood Cells Under Non-Invasive Optical Tweezers

Share

Abstract

Los glóbulos rojos (GR) soportan tensiones mecánicas asociadas al flujo microcirculatorio mediante un parpadeo de la membrana plasmática impulsado por ATP. Este es un fenómeno activo impulsado por proteínas motoras que regulan las interacciones entre el citoesqueleto de espectrina y la bicapa lipídica; se manifiesta en fluctuaciones de forma del GR que reflejan el estado mecánico y metabólico de la célula. Sin embargo, la cuantificación directa de las fuerzas y los costes energéticos subyacentes a este comportamiento fuera del equilibrio sigue siendo desafiante debido a la invasividad de las técnicas existentes. Aquí se emplea un método mínimamente invasivo que combina pinzas ópticas sin esferas y de baja potencia con microscopía video de alta velocidad para rastrear fuerzas locales de membrana y desplazamientos en GR individuales durante el mismo intervalo temporal. Esta medición dual independiente permite la construcción de un espacio fase mecano-dinámico para los GR bajo diferentes tratamientos químicos, lo que posibilita diferenciar entre estados metabólicos y estructurales basándose en sus firmas fuerza-fluctuación. La cuantificación del trabajo mecánico durante el parpadeo demuestra que el ablandamiento de la membrana aumenta las fluctuaciones mientras eleva la disipación energética. La metodología de pinzas ópticas propuesta proporciona un marco robusto para mapear la mecánica activa de células vivas, permitiendo una exploración precisa de la fisiología celular y la detección de disfunción biomecánica en enfermedades. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]