Che cos'è la biomeccanica cellulare?
La biomeccanica cellulare si riferisce alla funzione meccanica delle cellule in termini di biologia. La biomeccanica è un'area interdisciplinare di ricerca in corso che si concentra sui comportamenti meccanicistici delle cellule e sulle influenze biologiche associate a tali comportamenti. Lo studio della biomeccanica cellulare si basa sulle discipline dell'ingegneria meccanica, della biochimica, dell'anatomia e della fisiologia.
La ricerca fondamentale nella biomeccanica cellulare coinvolge la struttura, l'organizzazione e altre proprietà principalmente fisiche della funzione cellulare. Lo scopo della biomeccanica è di approfondire la comprensione della fisiologia normale e della malattia a livello cellulare. Gli scienziati specializzati in biomeccanica cellulare hanno sviluppato strumenti che utilizzano la microfabbricazione e processi innovativi di nanoscienza e bioingegneria. Questi strumenti consentono agli scienziati di raccogliere ed esaminare campioni di cellule e proteine a livello molecolare. Questo approccio si concentra sulle piccole parti di un sistema più grande e funzionante, che è l'essenza della biomeccanica cellulare.
La biomeccanica cellulare è stata anche definita biomeccanica o meccanobiologia; tutti sono termini che riflettono la natura interdisciplinare di questa specializzazione. Studiando le proprietà meccaniche delle cellule coinvolte in malattie come le malattie cardiovascolari e il cancro, i ricercatori possono essere in grado di trovare trattamenti e cure per malattie altrimenti fatali. Queste proprietà includono forze biofisiche, proprietà adesive e organizzazione spaziale. Ad esempio, i componenti fluidi di una cellula sono associati allo stress della membrana, alla permeabilità e all'espressione genica. Gli scienziati hanno utilizzato la biomeccanica per identificare un modo per studiare il comportamento cellulare su larga scala, in termini di tessuti e organi colpiti dalla malattia.
Le cellule sono i mattoni della vita e una catena di reazioni biochimiche è vitale per il corretto funzionamento dei normali processi biologici. Queste reazioni si verificano spesso all'interno della parete cellulare in condizioni altamente specifiche. Quando l'ambiente cellulare o la biomeccanica cellulare vengono alterati in qualche modo, il risultato su cellule sane può causare ipertensione, ictus e molti altri problemi medici. Tutte le normali funzioni del corpo - come la guarigione, il gonfiore e il rilascio di ormoni - coinvolgono il ruolo delle cellule. La necessità di capire come queste cose accadono, non solo perché o quando accadono, è ciò che la biomeccanica cellulare mira a raggiungere.
Le misurazioni biomeccaniche delle cellule sono state ottenute attraverso un'ampia varietà di metodologie, che vanno dalla fluidodinamica alla trasduzione del segnale. La sola analisi biomeccanica ha visto una vasta gamma di progressi e usi, tra cui la cinetica umana e l'allenamento atletico. L'approccio di base rimane lo stesso; l'analisi biomeccanica acquisisce le misure fisiche associate al movimento e associa o attribuisce i dati ai processi biologici.