Fotònica viva


El cultiu o el teixit cel·lular als sistemes bio-fotònics, fins el moment, és la variable analitzada. La determinació de les propietats d'aquesta variable és més simple com més potent - en termes de sensibilitat, selectivitat i resolució - és el sistema i el procediment de detecció. Un nou concepte, que canvia les regles del joc, és l'ús del cultiu cel·lular com a part activa del sistema bio-fotònic. Aquest nou paradigma s'aborda mitjançant l'observació del cultiu/teixit cel·lular des d'un punt de vista fotònic: és un biomaterial heterogeni porós amb propietats òptiques úniques (resposta espectral, índex de refracció, etc.) que sorgeixen dels seus elements constitutius (les cèl·lules i la matriu extracel·lular que l'envolta). Quan les cèl·lules vives són cultivades sobre un material específicament dissenyat, el cultiu/teixit cel·lular confina la llum donant lloc al concepte de "Fotònica Viva". En aquest cas, les cèl·lules formen part del sistema fotònic i juguen el doble paper d'element transductor i element de reconeixement. A causa de la forta interacció entre la llum i els constituents de les cèl·lules, les propietats de la llum confinada canvien en funció del tipus de cèl·lula i del seu estat, donant com a resultat una resposta única, altament específica i mesurable que ha estat denominada empremta digital fotònica (PIN). El concepte de "fotònica viva" ha estat validat amb èxit en diversos tipus de cèl·lules. En aquest punt, se'ns plantegen dos objectius principals diferents en funció de la perspectiva utilitzada (fotònica o biologia de les cèl·lules):

  • Definir la "fotònica viva" que, gràcies a les propietats de les seves cèl·lules, és auto-curable i reconfigurable.
  • Obtenir informació fotònica de les cèl·lules amb una sensibilitat sense precedents, relacionada amb els diferents cultius cel·lulars utilitzats per definir els PICs, incloent proves de nous medicaments, l'estudi de diferents estats fisiològics, la secretòmica, la metabolòmica, etc.

Estructura de “Fotónica viva”. La llum circula per la guia d’ona
des de l‘entrada del sistema (esquerra) a la sortida (dreta).


Cultiu cel·lular obtingut a les 4 hores de la sembra;
la estructura de “fotònica” viva encara no està totalment implementada.

Aplicacions

1. Estudi de nous fàrmacs. Determinació de la mínima concentració inhibitòria (MIC).
2. Estudi de les condicions fisiològiques dels cultius cel·lulars.
3. Diagnòstic precoç de malalties, incloent els seus diferents estats evolutius.
4. Identificació de diferents tipus cel·lulars d'acord amb el seu PIN.
5. Teràpia personalitzada, per cultiu cel·lular, amb cèl·lules obtingudes del propi pacient.