Nanosilniczki kontrolowane we wnętrzu żywej komórki

Po raz pierwszy w historii chemicy oraz inżynierowie z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii umieścili w żywych ludzkich komórkach napędzane falami ultradźwiękowymi i sterowane magnetycznie sztuczne nanosilniczki.

Nanosilniczki ze złota/złota i rutenu mają kształt pręcików. Przemieszczają się po komórce, obracają się i odbijają od błony komórkowej.

Gdy nanosilniczki się poruszają i uderzają w różne struktury, w komórkach pojawiają się nieznane wcześniej wewnętrzne reakcje mechaniczne. Badanie demonstruje, że możliwe jest wykorzystanie syntetycznych nanosilników do studiowania w nowy sposób biologii komórki. Moglibyśmy je zastosować do leczenia nowotworów oraz innych chorób, mechanicznie manipulując komórkami od środka. Dałoby się je też zaprzęgnąć do przeprowadzania operacji wewnątrzkomórkowych i nieinwazyjnego dostarczania leków do żywych tkanek - opowiada prof. Tom Mallouk.

Naukowiec dodaje, że dotąd nanomotory badano in vitro w urządzeniach laboratoryjnych. Nasze silniczki pierwszej generacji wymagały toksycznych paliw i nie mogły się poruszać w płynie biologicznym, dlatego nie dało się ich badać w ludzkich komórkach. Gdy Ammouk i francuski fizyk Mauricio Hoyos odkryli, że nanosilniczki można napędzać falami ultradźwiękowymi, pojawiała się szansa na eksperymenty w żywych układach.

W eksperymentach posługiwano się komórkami HeLa (z linii wywodzącej się z komórek raka szyjki macicy pobranych od Henrietty Lacks; ponieważ są one zdolne do nieskończonej liczby podziałów mitotycznych, uznaje się je za nieśmiertelne). Przy niewielkiej mocy ultradźwiękowej nanosilniki mają niewielki wpływ na komórkę. Gdy się ją zwiększa, zaczynają działać: przemieszczają się i zderzają się z organellami. Mogą działać taran przebijający błonę albo jak rózga do ubijania ujednolicająca zawartość komórki.

Pulsy ultradźwiękowe kontrolują, czy nanosilniczek obraca się, czy przesuwa naprzód. Siły magnetyczne pozwalają na jeszcze bardziej precyzyjne sterowanie. Zespół Mallouka zauważył, że silniczki przemieszczają się niezależnie od siebie. Autonomiczny ruch może nanosilniczkom pomóc wybiórczo zniszczyć komórki, które je wchłonęły. Jeśli np. chcesz, by wyszukiwały one i niszczyły komórki nowotworowe, lepiej, by przemieszczały się niezależnie. Nie chciałbyś, by cały tłum podążał w tym samym kierunku.

Na filmie zamieszczonym poniżej widać bardzo aktywne nanopręciki internalizowane do komórek HeLa w polu akustycznym

nanosilnik żywa komórka internalizacja HeLa pręciki organelle fale ultardźwiękowe przemieszczać się Tom Mallouk