Sistema de Monitoração de Cultura Celular In Vitro via Bioimpedância Elétrica: regras de projeto
Espectroscopia de impedância elétrica é uma técnica de caracterização de tecidos biológicos, e seus atrativos são o baixo custo, fácil implementação, portabilidade, eficiência, possibilidade de não-invasão e boa precisão. A técnica pode ser utilizada em inúmeras aplicações, entre elas o imageamento dinâmico do sistema pulmonar, detecção de câncer, avaliação não-invasiva de glicose e caracterização da massa corporal. Este trabalho foca na aplicação da bioimpedância na análise de culturas celulares, cujas principais vantagens são monitoramento contínuo em tempo real, manutenção da cultura intacta durante análise, estudo de diversas fases da cultura sem necessidade de experimentos paralelos, facilidade na operação, monitoramento remoto e introdução de parâmetros quantitativos confiáveis para avaliação, aumentando reprodutibilidade de resultados. Utilizando a técnica de bioimpedância, o usuário pode analisar o crescimento, comportamento, migração, adesão, constituição, saúde e diferenciação celular. Estes parâmetros são de extrema importância na área biomédica, tanto na academia quanto na indústria farmacêutica e cosmética. Diversos sistemas e técnicas de bioimpedância para culturas celulares foram propostos na literatura, onde a maioria é constituída por um sistema eletrônico de excitação, medição e processamento de sinais. Para esta aplicação, o sistema de medição é crítico, pois os níveis de tensão são muito baixos (entre micro e milivolts), necessitando, portanto de um circuito de alta precisão e um padrão de excitação adequado. Além disso, os eletrodos devem ser biocompatíveis, garantir adesão celular e possuir baixa impedância. Este trabalho tem como objetivo fornecer as principais diretrizes para projeto e implementação de um sistema de bioimpedância para monitoramento em culturas celulares, capaz de suportar diversas técnicas e padrões de excitação. O capítulo discute os diversos estágios que compõem o sistema analógico e digital, além da caracterização do sinal a ser medido.
Sistema de Monitoração de Cultura Celular In Vitro via Bioimpedância Elétrica: regras de projeto
-
DOI: 10.22533/at.ed.67120020720
-
Palavras-chave: Bioimpedância Elétrica, Culturas Celulares, Regras de Projeto
-
Keywords: Electrical Bioimpedance, Cell Cultures, Project Rules
-
Abstract:
Electrical impedance spectroscopy is a technique for characterizing biological tissues, and its attractions are low cost, easy implementation, portability, efficiency, possibility of non-invasion and good precision. The technique can be used in numerous applications, including dynamic imaging of the pulmonary system, cancer detection, non-invasive glucose assessment and characterization of body mass. This work focuses on the application of bioimpedance in the analysis of cell cultures, whose main advantages are continuous monitoring in real time, maintenance of the culture intact during analysis, study of different phases of the culture without the need for parallel experiments, ease of operation, remote monitoring and introduction of reliable quantitative parameters for evaluation and increasing reproducibility of results. By bioimpedance technique, the user can analyze growth, behavior, migration, adhesion, constitution, health and cell differentiation. These parameters are extremely important in the biomedical area, both in academia and in the pharmaceutical and cosmetic industry. Several bioimpedance systems and techniques for cell cultures have been proposed in the literature, where most of them consist of an electronic system for excitation, measurement and signal processing. For this application, the measurement system is critical, as the voltage levels are very low (between micro and millivolts), therefore requiring a high precision circuit and an adequate excitation pattern. In addition, the electrodes must be biocompatible, guarantee cell adhesion and have low impedance. This work aims to provide the main guidelines for the design and implementation of a bioimpedance system for monitoring cell cultures, capable of supporting various techniques and excitation patterns. The chapter discusses the various stages that make up the analog and digital system, in addition to the characterization of the signal to be measured.
-
Número de páginas: 11
- Kaue Felipe Morcelles
- Pedro Bertemes Filho
