Estudio cualitativo de la actividad biológica en una muestra celular mediante el método de biospeckle

Transcripción

1 Estudio cualitativo de la actividad biológica en una muestra celular mediante el método de biospeckle RJ. González-Peña 1, RA. Martínez-Celorio 1,2, RM. Cibrián 1, R. Salvador 1, A. Jover 1, FJ. López 1, R. Gil-Benso 3, T. San Miguel 3 1 Biofísica y Física Médica, Dpto. de Fisiología, Facultad de Medicina y Odontología,. 2 Dpto. de Comunicaciones y Electrónica, DICIS, Universidad de Guanajuato, México. 3 Dpto. de Patología, Facultad de Medicina y Odontología,.

2 Definición actividad biológica Los medios biológicos (células ó bacterias) Realizan procesos tales como: la multiplicación, el metabolismo y el movimiento celular o bacteriano Producen cambios en las propiedades ópticas del medio

3 Definición de biospeckle ó speckle dinámico Laser He-Ne Medio biológico Los cambios en las propiedades ópticas del medio Variaciones temporales de la irradiancia Índice de refracción, atenuación, polarización biospeckle ó speckle dinámico

4 Teoría El método utilizado se basa en el cálculo de las propiedades estadísticas (media) de las diferencias entre las irradiancias de las imágenes consecutivas. O(x,y) I I 2 1 donde: I 1 e I 2 son las irradiancias de cada imágenes con dimensiones de m x n. Esta diferencia permite analizar el cambio en la correlación entre dos imágenes consecutivas y nos brinda la historia temporal del proceso biológico.

5 Sistema experimental Equipamiento: Laser Spectra Physics He-Ne de 17 mw Objetivo fotográfico SIGMA de distancia focal 50 mm con apertura f/16 Cámara digital BASLER de alta resolución (1600x1200 píxeles) con velocidad de 15 frames/s. Procedimiento: Captura de imágenes cada 15 min para un total de 100 en 24 horas. Tratamiento de las imágenes con Matlab

6 Preparación de las muestras celulares Células en estudio: la línea celular mel-rc08, obtenida de un melanoma metástasico. Medio de cultivo empleado: RPMI-1640 suplementado con 10% de suero bovino fetal, 1% de L - glutamina y 1% de antibióticos para cultivo (penicilina y estreptomicina). Siembra de las células: crecimiento in vitro de las células en el medio de cultivo a 37ºC controlada en una incubadora. Se depositaron al cabo de 48 horas en estado de semiconfluencia en 2 pocillos, con medicamento del tipo Colcemid de concentración 0.1mL (de 10µg/mL) = 1µg; y 0.2mL (de 10µg/mL) = 2µg.

7 Tratamiento de las imágenes Imagen 1 Imagen 2 Imagen diferencia Variación temporal de la actividad en cada pocillo en la primeras 5 horas

8 Resultados y Discusión En el medio de cultivo, la irradiancia permanece constante en el tiempo (estado estable). Se observan picos de la irradiancia, correspondientes al instante de incrementos de la actividad biológica.

9 Resultados y Discusión La posición de los máximos depende de la concentración de medicamento. A menor concentración, el máximo se produce antes, lo cual hace suponer que el medicamento inhibe la propagación celular. La actividad biológica disminuyen con el tiempo, ya que cesan algunos procesos biológicos, debido a factores como la mortalidad y/o la reproducción de las células.

10 Conclusiones: 1. La técnica de biospeckle propuesta permite detectar cambios de la actividad biológica de células cancerígenas mediante el análisis de las variaciones en los cuadros de speckle consecutivos. Su uso permite detectar en un mismo medio zonas de baja actividad biológica inmersas en un entorno de mayor actividad. 2. Las imágenes obtenidas pueden ser tratadas con técnicas de procesamiento de imágenes que permitan incrementar su calidad y presentar distintos tipos de resultados, por ejemplo: cálculo de momento de inercia, técnicas de texturas de imágenes, etc. 3. Es una técnica muy sencilla, no invasiva y económica para su implementación, teniendo la posibilidad de realizar el análisis en tiempo real. En nuestro experimento la captura y procesamiento fue de 24 horas, por consiguiente, la misma puede ser usada en laboratorios clínicos.