Confidence and integrity are critical in the physical and chemical analyses of tissues and living cells. However, many of the probes targeting biological markers for confocal spectroscopy affect cells' molecular identity. Hence, we combined photonics with electrical analysis in an assisted laser impedance spectroscopy facility and applied it to characterize two breast cancer cell lines (BT-474 and MCF-7) and lymphocytes (as a normal control). The setup comprised a sample holder with a ∼15 000 cell capacity fitted with two isolated conducting electrodes arranged concentrically and connected to an impedance analyser with a 20 Hz-1 MHz sweeping frequency. Capacitive transconductance measurements showed bands at 3491, 3494 and 3470 Hz corresponding to the BT-474, MCF-7, and lymphocytes, respectively. Under photonic stimulation by a 532 nm laser, these dark reference bands shifted to 3518, 3566 and 3674 Hz, respectively, reflecting optical transitions favouring ionic transport in the cells. Based on the experimental Nyquist diagrams and taking into account the roughness nature of the cell membrane, a constant phase element (CPE) was introduced in the circuit. The CPE was explained through a fractional parameter, α, based on fractional calculus. Results showed that, under photonic stimulation, α is less than 1/2, and the minimum change of series and membrane resistances are about 28.95% and 58.88%, respectively.
La confianza y la integridad son fundamentales en los análisis físicos y químicos de los tejidos y células de los seres vivos. Sin embargo, muchas de las sondas que se dirigen a los marcadores biológicos para la espectroscopia confocal afectan la identidad molecular de las células. Por lo tanto, combinamos la fotónica con el análisis eléctrico en un montaje de espectroscopia de impedancia láser asistida para aplicarla en la caracterización de dos líneas celulares de cáncer de mama (BT-474 y MCF-7) y linfocitos (como control normal). La configuración comprende una celda porta muestras con una capacidad ∼15.000 células, equipada con dos electrodos conductores aislados dispuestos concéntricamente y conectados a un analizador de impedancia con un barrido de frecuencia entre 20 Hz – 1 MHz. Las mediciones de transconductancia capacitiva mostraron bandas en 3491, 3494 y 3470 Hz correspondientes a BT-474, MCF-7 y linfocitos, respectivamente en oscuridad. Bajo estimulación fotónica por un láser de 532 nm, estas bandas de referencia en oscuridad cambiaron a 3518, 3566 y 3674 Hz, respectivamente, reflejando transiciones ópticas que favorecen el transporte iónico en las células. Teniendo como base los diagramas experimentales de Nyquist y la naturaleza de la membrana celular, se introdujo un elemento de constante de fase (CPE) en el circuito. El CPE fue explicado a través de un parámetro fraccional, α, basado en cálculo fraccional. Los resultados mostraron que, bajo estimulación fotónica, α es menor a 1/2, y el cambio mínimo de series y membranas, las resistencias son de aproximadamente el 28,95% y el 58,88%, respectivamente.
