Strutture nanomeccaniche per la studio di cellule

Cell migration is a multistep process that is critical for the control and maintenance of tissue homeostasis, and its dysregulation can lead to cancer development and progression. Understanding the mechanisms underlying cancer cell migration is fundamental to developing new diagnostic and therapeutic approaches to combat this disease. Both mechanical and topographical features determine the ability of cancer cells to migrate through the extracellular matrix and increase their metastatic potential. In this work, a novel nanomechanical sensor was developed with a special configuration: a micrometer gap around a suspended cantilever enables a half wet configuration at the liquid-air interface. This design improves the mechanical performance of the sensor in liquids and has allowed to discriminate the metastatic potential of two different cancer cell lines, MDA-MB -231 and MCF -7, by determining the forces exerted by the migrating cells on the sensor. The same configuration was used to develop a 2D platform in which micro-gaps were patterned on a silicon nitride membrane. The special adaptation at the liquid-air interface allows the creation of 3D features useful for studying the effects of topography on cancer cell migration.

La migrazione cellulare è un processo in più fasi, fondamentale per il controllo e il mantenimento dell'omeostasi dei tessuti. La sua disregolazione può portare allo sviluppo e alla progressione del cancro. La comprensione dei meccanismi alla base della migrazione delle cellule tumorali è fondamentale per lo sviluppo di nuovi approcci diagnostici e terapeutici per combattere questa malattia. Sia le caratteristiche meccaniche che quelle topografiche determinano la capacità delle cellule tumorali di migrare attraverso la matrice extracellulare e aumentare il loro potenziale metastatico. In questo lavoro, è stato sviluppato un nuovo sensore nanomeccanico con una configurazione speciale: un micro-gap attorno a un cantilever sospeso consente una configurazione semi-bagnata all'interfaccia liquido-aria. Questo design migliora le prestazioni meccaniche del sensore in liquido e ha permesso di discriminare il potenziale metastatico di due diverse linee cellulari tumorali, MDA-MB -231 e MCF -7, determinando le forze esercitate dalle cellule in migrazione sul sensore. La stessa configurazione è stata utilizzata per sviluppare una piattaforma 2D in cui i micro-gaps sono stati fabbricati su una membrana di nitruro di silicio. Lo speciale adattamento all'interfaccia liquido-aria consente la creazione di strutture 3D utili per studiare gli effetti della topografia sulla migrazione delle cellule tumorali.