A pesquisa sobre nanopartículas magnéticas pelo estudante de doutorado da UB Heng Huang (à direita) e pelo professor de física da UB Arnd Pralle pode levar a tratamentos de doenças que manipulam remotamente proteínas ou células.
(PhysOrg.com) - Clusters de aquecidos, nanopartículas magnéticas direcionadas às membranas celulares podem controlar remotamente os canais de íons, neurônios e até mesmo comportamento animal, de acordo com um artigo publicado pela University at Buffalo physicists in Nature Nanotechnology.
A pesquisa pode ter ampla aplicação, potencialmente resultando em tratamentos de câncer inovadores que manipulam remotamente proteínas ou células selecionadas em tecidos específicos, ou terapias de diabetes melhoradas que estimulam remotamente as células pancreáticas a liberar insulina.
O trabalho também pode ser aplicado ao desenvolvimento de novas terapias para alguns distúrbios neurológicos, que resultam de neuroestimulação insuficiente.
"Ao desenvolver um método que nos permite usar campos magnéticos para estimular células in vitro e in vivo, esta pesquisa nos ajudará a desvendar as redes de sinalização que controlam o comportamento animal, "diz Arnd Pralle, PhD, professor assistente de física na Faculdade de Artes e Ciências da UB e autor sênior / correspondente no artigo.
Os pesquisadores da UB demonstraram que seu método pode abrir canais de íons de cálcio, ativar neurônios em cultura de células e até mesmo manipular os movimentos do minúsculo nematóide, C. elegans.
"Nós direcionamos as nanopartículas perto do que é a 'boca' dos vermes, chamado anfídeo, "explica Pralle." Você pode ver no vídeo que os vermes estão rastejando; uma vez que ligamos o campo magnético, que aquece as nanopartículas a 34 graus Celsius, a maioria dos vermes inverte o curso. Poderíamos usar esse método para fazê-los ir e voltar. Agora precisamos descobrir quais outros comportamentos podem ser controlados dessa forma. "
Os vermes reverteram o curso quando sua temperatura atingiu 34 graus Celsius, Pralle disse, o mesmo limite que na natureza provoca uma resposta de evitação. Isso é evidência, ele diz, que a abordagem poderia ser adaptada a estudos de animais inteiros sobre novos produtos farmacêuticos inovadores.
O método que a equipe UB desenvolveu envolve o aquecimento de nanopartículas em uma membrana celular, expondo-as a um campo magnético de radiofrequência; o calor então resulta na estimulação da célula.
“Desenvolvemos uma ferramenta para aquecer nanopartículas e medir sua temperatura, "diz Pralle, observando que não se sabe muito sobre a condução de calor no tecido em nanoescala.
"Nosso método é importante porque nos permite apenas aquecer a membrana celular. Não queríamos matar a célula, "disse ele." Enquanto a membrana fora da célula aquece, não há mudança de temperatura na célula. "
Medindo apenas seis nanômetros, as partículas podem se difundir facilmente entre as células. O campo magnético é comparável ao que é empregado na ressonância magnética. E a capacidade do método de ativar células uniformemente em uma grande área indica que também será viável usá-lo em aplicações de corpo inteiro in vivo, o relatório dos cientistas.
No mesmo jornal, os cientistas do UB também relatam o desenvolvimento de uma sonda fluorescente para medir se as nanopartículas foram aquecidas a 34 graus Celsius.
"A intensidade da fluorescência indica a mudança na temperatura, "diz Pralle, "é uma espécie de termômetro em nanoescala e poderia permitir aos cientistas medir mais facilmente as mudanças de temperatura em nanoescala."
Pralle e seus co-autores são ativos no Reconhecimento Molecular em Sistemas Biológicos e Bioinformática e nos pontos fortes estratégicos dos Sistemas Nanoestruturados Integrados, identificados pelo processo de planejamento estratégico UB 2020.
