Reţele minuscule de tuburi de un milion de ori mai subţiri decât un fir de păr uman ar putea într-o zi să livreze medicamente direct celulelor, potrivit unei noi cercetări publicată recent.
O echipă de la universitatea Johns Hopkins demonstrează, într-un nou studiu, că o reţea de „nanocanale” ar putea într-o zi să distribuie medicamentele, proteinele şi moleculele către organe şi ţesuturi cu precizie, fără niciun risc de efecte secundare.
O astfel de reţea este alcătuită din nanotuburi microscopice care se auto-asamblează şi se pot conecta la diferite biostructuri.
Autorii studiului au conceput o modalitate care asigură aceste reţele minuscule că nu există scurgeri.
„Acest studiu sugerează foarte puternic că este fezabil să construim nanotuburi fără să existe pericol de scurgeri, folosind tehnici simple de auto-asamblare, în care amestecăm moleculele într-o soluţie şi le lăsăm să formeze structura pe care o dorim”, a declarat Rebecca Schulman, lector univ. în inginerie chimică şi biomoleculară la Johns Hopkins.
Este un pas semnificativ către crearea primei reţele de acest gen pentru a combate o serie de boli care pun viaţa în pericol.
Cercetătorii o numesc „cea mai mică instalaţie sanitară din lume, care ar putea într-o zi să canalizeze medicamentele către celulele umane individuale”.
Echipa a lucrat cu nanotuburi de două milioane de ori mai mici decât o furnică şi lungi de câţiva microni, echivalentul unei particule de praf.
Le-au crescut şi reparat permiţându-le să identifice şi să se conecteze la anumite celule. Tehnica este similară cu cea consacrată care utilizează ADN-ul ca materie primă. În acest caz oamenii de ştiinţă construiesc „nanopori” pentru a controla transportul de substanţe chimice prin lipidele cultivate în laborator care imită membrana unei celule.
Cu toate acestea, nanotuburile care se autoasamblează singure, sunt scurte şi nu pot ajunge la alte nanotuburi.
Cercetătorii au dezvoltat o biotehnologie, descrisă în revista Science Advances, pentru a aborda acest tip de probleme.
„Construirea unui tub lung dintr-un por ar putea permite moleculelor nu numai să traverseze porul unei membrane care ţine moleculele în interiorul unei celule, ci şi să direcţioneze traseul acestor molecule după ce părăsesc celula”, a explicat dr. Schulman.
„Am reuşit să construim tuburi mult mai lungi decât cele care au fost construite până acum, ceea ce ar putea aduce transportul moleculelor de-a lungul acestor „autostrăzi” de nanotuburi, mai aproape de realitate”, a mai spus ea.
Nanotuburile se formează folosind secvenţe de ADN prinse între diferite molecule duble. Structurile lor au mici goluri precum cele din bambus, din jocul „capcana chinezească pentru degete”.
Nanotuburile i-ar putea ajuta pe medici să trateze şi să înţeleagă mai bine cancerul, spun autorii.
Datorită dimensiunilor extrem de mici, cercetătorii nu au putut testa dacă ar putea transporta molecule pe distanţe mai lungi fără ca acestea să curgă sau să alunece prin golurile „peretelui”.
Pentru a rezolva acest neajuns, coautorul studiului, Yi Li, absolvent de doctorat, a acoperit capătul unui nanotub cu un „dop” special din ADN.
Li a rulat apoi o soluţie de molecule fluorescente pentru a urmări scurgerile şi ratele de aflux. Moleculele strălucitoare au alunecat ca apa pe un tobogan.
„Putem numi asta mai mult un sistem sanitar, pentru că direcţionăm fluxul anumitor materiale sau molecule pe distanţe mult mai lungi folosind aceste canale”, explică Li.
„Suntem capabili să controlăm când să oprim acest flux folosind o altă structură ADN care se leagă foarte specific de acele canale pentru a opri acest transport, funcţionând ca o supapă sau un dop”, a explicat el.
Nanotuburile ADN i-ar putea ajuta pe oamenii de ştiinţă să înţeleagă mai bine modul în care neuronii interacţionează între ei.
Cercetătorii le-ar putea folosi şi pentru a studia boli precum cancerul şi funcţiile celor peste 200 de tipuri de celule din corp.
În continuare, pentru a testa tehnologia, echipa va efectua studii suplimentare cu celule sintetice şi reale, precum şi cu diferite tipuri de molecule.
