Desenvolvimento de metodologia de medida vetorial de forças em tempo real de microorganismos utilizando pinças ópticas para estudos de quimiotaxia e osmotaxia de parasitas

Microorganismos unicelulares, como os demais seres vivos, necessitam interagir com o ambiente e procurar ativamente por alimentos. Seus orgaos sensoriais, entretanto, se limitam a sensores hidrodinâmicos e receptores bioquimicos de membrana. A quimiotaxia estuda a resposta de organismos unicelulares frente a gradientes de concentracao de substâncias atratoras ou repulsoras. Essa resposta e parte essencial do processo de infeccao por parasitas no direcionamento e reconhecimento das celulas a serem infectadas. Dessa forma, um estudo quantitativo da quimiotaxia de parasitas requer o monitoramento tanto dos movimentos do parasita quanto das intensidades, direcao e sentido das forcas que exerce na presenca de gradientes de concentracao das substâncias atratoras e repulsoras. Forcas de microorganismos com dimensoes da ordem de 10 µm sao da ordem de pico-Newtons. A pinca optica e a microferramenta ideal para esse tipo de estudo pelas seguintes razoes: (1) tem sensibilidade para medir forcas desde 20 femto-Newtons ate 200 pico-Newtons, da mesma ordem de grandezas das forcas geradas pelos parasitas; (2) e uma tecnica remota, sem necessidade de contacto e (3) nao destrutiva, pois os lasers no infravermelho nao geram calor suficiente para causar danos termicos. Nesse trabalho mostramos como se pode utilizar o deslocamento da posicao de equilibrio de uma microesfera como transdutor de forcas vetoriais, determinando quantitativamente intensidade, direcao e sentido das forcas na microesfera. Um detector de quadrante da luz do proprio laser da pinca optica fornece o deslocamento da mesma em duas dimensoes. Dessa forma foi possivel monitorar a forca exercida pelo parasita em tempo real em diferentes gradientes de concentracao de varias substâncias. Tambem desenvolvemos uma câmera de gradiente que garantiu um gradiente unidimensional estacionario na qual se pode aprisionar os parasitas e realizar a medida vetorial da forca em funcao do tempo. Demonstramos a capacidade do nosso sistema de realizacao de medidas de quimiotaxia utilizando o protozoario Leishmania amazonensis, responsavel pela doenca leishmaniose, na forma promastigota, na presenca de gradientes de glucose. Nossos resultados mostram que alem das forcas serem fortemente direcionadas na direcao do gradiente, que a intensidade das mesmas diminui nas direcoes contraria ou perpendicular ao gradiente. Com esse trabalho mostramos a construcao de um sistema de medidas quantitativa capaz de estudar quantitativamente a quimiotaxia de qualquer parasita frente a qualquer gradiente de concentracao de diferentes substâncias Abstract