Estudo da difusão anômala de micro esferas e nano partículas em células vivas

Resumo

Em contraste com a difusão clássica, na qual existe uma dependência linear do deslocamento quadrático médio na escala temporal t, na difusão anômala essa dependência não é linear, ou seja, temos um coeficiente difusivo. Assim, se esse coeficiente for maior que 1, temos um processo superdifusivo, e se for menor que 1, subdifusivo. Fluidos complexos em geral não possui um único valor de desse parâmetro, dificultando a caracterização e entendimento das características do fluido. Uma das formas utilizadas para estudar difusão e propriedades viscoelásticas em fluidos complexos, como células vivas, é observando a dinâmica de microesferas. Para esses fluidos complexos, a caracterização das propriedades viscoelasticas é um passo fundamental para a caracterização do fenótipo celular e vários aspectos de fisiologia básica. O módulo elástico complexo pode ser caracterizado por um método denominado citometria óptica de torção magnética (OMTC). Todavia, a correlação entre o módulo complexo e as propriedades difusivas ainda não estão claras. Especificamente para as células de músculo liso, foi encontrada uma semelhança com materiais vítreos moles, evidenciada em certas funções celulares, como divisão, contração, difusão, que requerem que as células apresentem fluidez similarmente a um líquido, enquanto que para outras funções, como manter a sua estrutura celular, ele deva ter uma aparência mais rígida. Nosso objetivo principal é entender os processos difusivos em estruturas complexas de interesse biológico usando microesferas comparando com os valores do módulo complexo obtidos via OMTC. Os resultados experimentais serão comparados com um modelo matemático, tipo caminhante aleatório, que irá produzir imagens análogas às observadas pelo microscópio. Iremos analisar as imagens provenientes do microscópio e do modelo matemático. Essa análise comparativa entre experimento e modelo matemático irá testar nossas hipóteses enquanto aumenta nosso entendimento sobre as propriedades mecânicas desses fluidos complexos. (AU)