(PhysOrg.com) - Os bioengenheiros da Duke University não apenas descobriram uma maneira de espionar espiões moleculares através das paredes de células individuais, eles agora podem colocá-los no centro de comando - ou núcleo - dessas células, onde eles podem relatar informações importantes ou entregar cargas úteis.

Usando nanopartículas de prata encobertas por uma proteína do vírus HIV que tem uma capacidade incrível de penetrar nas células humanas, os cientistas demonstraram que podem entrar no funcionamento interno do núcleo e detectar sinais sutis de luz do "espião".

Para que esses nano-espiões sejam eficazes, eles não precisam apenas passar pela primeira linha de defesa da célula - a parede celular - eles devem ser capazes de entrar no núcleo.

O objetivo final é ser capaz de detectar o mais cedo possível quando o material genético dentro de uma célula começa a se tornar anormal, levando a uma série de distúrbios, especialmente câncer.

A descoberta também mostra como drogas ou outras cargas úteis podem ser entregues diretamente no núcleo.

"Este novo método de entrar e detectar exatamente o que está acontecendo no núcleo da célula tem vantagens distintas sobre os métodos atuais, "disse Molly Gregas, um estudante de pós-graduação no laboratório de Tuan Vo-Dinh, R. Eugene e Susie E. Goodson Distinguido Professor de Engenharia Biomédica, professor de química e diretor do The Fitzpatrick Institute for Photonics na Duke's Pratt School of Engineering.

"A capacidade de colocar essas nanopartículas no núcleo de uma célula e coletar informações usando a luz tem implicações potenciais para o tratamento seletivo de doenças, "Gregas disse." Nós prevemos que esta abordagem também ajudará os cientistas básicos enquanto eles tentam entender melhor o que ocorre dentro do núcleo de uma célula. "

Os pesquisadores da Duke relataram suas descobertas em uma série de artigos, culminando na última edição da Nanomedicina , que foi publicado online. A pesquisa foi apoiada pelo National Institutes of Health.

Os pesquisadores acoplaram partículas minúsculas de prata, um metal que não é rejeitado pelas células e é um refletor de luz eficiente, com uma pequena porção da proteína HIV responsável por sua capacidade altamente eficiente de entrar na célula e em seu núcleo. Nesse caso, os pesquisadores aproveitaram apenas a capacidade do HIV de passar furtivamente pelas defesas celulares, enquanto tira sua capacidade de assumir o controle da maquinaria genética da célula e causar doenças.

"Esta combinação aproveita a pequenez da nanopartícula e as 'instruções de entrega' da proteína do HIV, "Gregas explicou." Assim que conseguirmos colocar essa nanopartícula no núcleo, temos muitas opções. Podemos, por exemplo, entregar algum tipo de carga útil e, em seguida, observar seus efeitos dentro do núcleo. "

É aí que uma técnica ótica de quatro décadas conhecida como espalhamento Raman aprimorado por superfície (SERS) entra em ação. É usado aqui como uma técnica de imagem sensível para demonstrar que as nanopartículas e suas cargas úteis entraram com sucesso no núcleo.

Quando luz, geralmente de um laser, brilha em uma amostra, a molécula alvo vibra e espalha de volta sua própria luz única, frequentemente referido como dispersão Raman. Contudo, esta resposta Raman é extremamente fraca. Quando a molécula alvo é acoplada a uma nanopartícula de metal, a resposta Raman é bastante reforçada pelo efeito SERS - muitas vezes por mais de um milhão de vezes, Vo-Dinh disse.

No início dos anos 1980, enquanto estava no Oak Ridge National Laboratory, no Tennessee, Vo-Dinh e colegas foram os primeiros a demonstrar que o SERS pode ser colocado em uso prático para detectar produtos químicos, incluindo cancerígenos, poluentes ambientais e marcadores precoces de doenças. Na Duke, Vo-Dinh está expandindo os limites da tecnologia SERS para detecção biomédica e imagem molecular.

"Nosso objetivo final é desenvolver um sistema de entrega em nanoescala que pode deixar sua carga útil - neste caso, nanopartículas com outros agentes anexados - em uma célula para aumentar a eficácia de um tratamento medicamentoso, "Vo-Dinh disse." Teoricamente, poderíamos 'carregar' essas nanopartículas com muitas coisas nas quais estamos interessados ​​- por exemplo, uma nanossonda para um gene do câncer - e colocá-las no núcleo de uma célula. Isso nos forneceria um sinal de alerta da doença em seu estágio inicial, permitindo assim um tratamento mais rápido e eficaz. "

Os experimentos atuais foram conduzidos com células vivas em laboratório. Novos experimentos estão se concentrando no uso dessa abordagem em modelos animais para determinar como ela funciona em um sistema vivo complexo.