• terahertz THz HeLa membrane laser

Le interazioni delle radiazioni elettromagnetiche therahertz con la materia biologica rimangono ancora oggi un ambito poco esplorato. L'uso di queste frequenze si è per ora affermato solo in alcuni settori, ad esempio nel controllo della qualità di prodotti industriali, in dispositivi per la sicurezza aeroportuale e nell'astronomia con telescopi relegati a siti estremamente secchi come il Continente Antartico poiché il vapore acqueo atmosferico impedisce alla maggior parte della radiazione Thz naturale proveniente dallo spazio di pervenire sulla superficie terreste. Dunque le prime applicazioni delle radiazioni THz di origine antropica in ambiti pubblici ed il possibile sviluppo di nuove tecnologie biomediche le quali si avvalgano di tali frequenze elettromagnetiche, suscitano interesse precauzionale verso la valutazione di rischio per la salute, nonostante si possono già considerare frequenze alquanto sicure poiché non ionizzanti.
In quest'ottica e sulla base di precedenti lavori si è concretizzato l'oggetto di studio sperimentale della presente tesi di laurea: la valutazione della permeabilità di membrana successiva all'esposizione a radiazione THz per cellule della linea tumorale immortalizzata umana HeLa, considerata uno standard per la ricerca.
Le cellule sono state caricate con fluoroforo calceina-AM, estere dell'acetossimetilcalceina: esso ha avuto la funzione, assodata da numerosi altri studi, di indicatore del volume citoplasmatico e quindi della permeabilità cellulare. Sono state effettuate misurazioni della fluorescenza intracellulare prima e dopo l'esposizione al laser THz. È quindi stato possibile valutare gli effetti di permeabilizzazione in base alla diminuzione di fluorescenza per le cellule trattate rispetto alle cellule di controllo non irradiate. Al fine di aumentare la potenza dell'analisi statistica è stata creata ad hoc una maschera di alluminio, interposta fra il campione ed obbiettivi, grazie alla quale è stato possibile individuare le medesime cellule prima e dopo il trattamento. Onde evitare l'estrusione attiva di calceina da parte delle multidrug resistance proteins, le cellule sono tutte state trattate con sulfinpirazone, molecola nota per la sua capacità di inibire queste proteine trasportatrici.
Per le acquisizioni immagine multistrato è stato utilizzato un microscopio confocale Leica SP2. Da tali acquisizioni è stato possibile quantificare la fluorescenza nelle varie fasi degli esperimenti sfruttando il software open source ImageJ.
Per l'irraggiamento THz il presente studio si è avvalso della innovativa tecnologia laser a cascata quantica creata dal gruppo di lavoro di Alessandro Tredicucci presso il centro di ricerca per le nanotecnologie NEST, National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology, di Pisa. Utilizzando tale strumento è stato possibile irradiare cellule con un preciso controllo dei parametri fisici della radiazione applicata.