Determining mammalian cells state by fractal micromotion

• Autores: Acerbo, Esteban; Bellotti, Mariela Ines; Bonetto, Fabian
• Año de publicación: 2024
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ciencias Médicas y de la Salud; Fractal; Algorithmas; Electricl Impedance; Cell; Ciencias Médicas y de la Salud
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Acerbo, Esteban. Laboratorio de Cavitación y Biotecnología, Centro Atómico Bariloche, San Carlos de Bariloche, R8402AGP, Argentina . Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), Centro Atómico Bariloche, San Carlos de Bariloche, R8402AGP, Argentina c Consejo Nacional de Investigaciones Ciencia y Técnologicas (CONICET), Buenos Aires, C1033AAJ, Argentina d Universidad Nacional de Cuyo Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, R8402AGP, Argentina
Fil: Bellotti, Mariela Ines. Universidad Nacional de Río Negro. Sede Andina. Carrera de Medicina. Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche. Laboratorio de Cavitación y Biotecnología. Argentina
Fil: Bonetto, Fabian. Laboratorio de Cavitación y Biotecnología, Centro Atómico Bariloche, San Carlos de Bariloche, R8402AGP, Argentina . Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), Centro Atómico Bariloche, San Carlos de Bariloche, R8402AGP, Argentina c Consejo Nacional de Investigaciones Ciencia y Tecnológicas (CONICET), Buenos Aires, C1033AAJ, Argentina d Universidad Nacional de Cuyo Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, R8402AGP, Argentina
We applied four fractal dimension estimation algorithms on the temporal electrical impedance signal of normal MDCK type II cell cultures monitored by ECIS technique and showed that the fractal dimension due to micromotion allows discriminating processes not sensed by the spectral impedance of the culture. In this work we subjected cell cultures to electric current damage and drug exposure to analyze the changes in the fractal structure of the temporal signal. Among the changes presented and detected are the differentiation between a healthy monolayer and one exposed to a drug, as well as the distinction between a seeding process and a wound-healing process performed by electric current. The four algorithms used were validated by applying them on topological functions of known fractal dimension, a study that determined the necessary conditions for a correct estimation.
Aplicamos cuatro algoritmos de estimación de dimensión fractal sobre la señal temporal de impedancia eléctrica de cultivos celulares normales MDCK tipo II, monitorizados mediante la técnica ECIS, y demostramos que la dimensión fractal derivada de la micromoción permite discriminar procesos que no son detectados por la impedancia espectral del cultivo. En este trabajo sometimos los cultivos celulares a daño por corriente eléctrica y a exposición a fármacos con el fin de analizar los cambios en la estructura fractal de la señal temporal. Entre los cambios presentados y detectados se encuentran la diferenciación entre un monocapa sano y uno expuesto a un fármaco, así como la distinción entre un proceso de siembra y un proceso de cicatrización inducido por corriente eléctrica. Los cuatro algoritmos utilizados fueron validados aplicándolos sobre funciones topológicas de dimensión fractal conocida, estudio que permitió determinar las condiciones necesarias para una estimación correcta