Mecanobiologia

La mecanobiologia cel·lular (mecano que deriva de mecànica, bios que significa vida, i -logia, que significa estudi, ciència de la cèl·lula) és una ciència multidisciplinària que s'ocupa del comportament de les cèl·lules quan són sotmeses a càrregues mecàniques i les diverses respostes i mecanismes de transducció que duen a terme.^[1][2]

Les càrregues mecàniques modulen morfològica i estructuralment els teixits vius, induint en ells canvis en la seva composició, i en les seves funcions. Aquests canvis es deuen a alteracions en la matriu extracel·lular, causades per les cèl·lules, les quals són capaces de sentir forces mecàniques i convertir-les en respostes biològiques.^[3] La mecanobiologia es defineix com l'estudi dels mecanismes mitjançant els quals les cèl·lules són capaces de detectar i respondre a estímuls mecànics, la importància d'aquesta disciplina multidisciplinar radica que aquests estímuls tenen un paper molt important en la diferenciació i desenvolupament cel·lular a causa que la càrrega mecànica que experimenten les cèl·lules afecta a la proliferació cel·lular i als gens de la matriu extracel·lular, podent provocar d'aquesta manera alteracions fisiològiques i patològiques.

Aquesta ciència es va originar a partir de la comprensió de l'efecte de les càrregues mecàniques en la remodelació òssia. És per això, que el principi de mecanobiologia i l'anàlisi de la seva importància quant a la diferenciació cel·lular durant la remodelació òssia serveix de precedent per generalitzar aquesta ciència. Per tant, els seus primers passos es van basar en la Llei de Wolff (1892) que com a principi diu que l'os tendeix a optimitzar la seva estructura amb una grandària mínima per a una màxima resistència.^[4]

La mecanobiologia és abordada tant des d'un punt de vista experimental com a teòric. L'aproximació experimental comporta l'aplicació de càrregues i estímuls mecànics als teixits i cèl·lules, i l'observació directa dels efectes; mentre que la trucada mecanobiologia Computacional intenta determinar les regles quantitatives que governen els efectes mecànics de la diferenciació, creixement i adaptació cel·lular, depenent de la geometria i de les propietats dels materials.^[5]

La finalitat de la mecanobiologia cel·lular és definir els estímuls mecànics que produeixen una reacció o una altra sobre les cèl·lules, és a dir, determinar quin és l'estímul encarregat de desencadenar cadascuna de les possibles respostes biològiques cel·lulars específiques. Aquestes respostes biològiques són processos com la diferenciació cel·lular, el creixement cel·lular, la remodelació tissular o el seu manteniment.

L'estudi de les propietats mecàniques de les cèl·lules es pot realitzar per mitjà de micro manipulació. Les tècniques de micro-manipulació inclouen microscopia de força atòmica, tècniques òptiques, com l'ús de pinces òptiques, aspiració amb micropipeta, tècniques acústiques, de flux, micropilars i microscopia de força per tracció, tècniques magnètiques i mètodes de simulació computacional.