p As células ingerem coisas engolfando-as. Quando uma fibra longa perpendicular se aproxima, a célula sente apenas sua ponta, confunde com uma esfera, e começa a engolfar algo muito longo para lidar. Crédito:Huajian Gao Lab, Brown University
p Há muito se sabe que o amianto traz problemas para as células humanas. Os cientistas viram células apunhaladas com espinhos, longas fibras de amianto, e a imagem é sangrenta:parte da fibra está saindo da célula, como uma flecha trêmula que atingiu seu alvo. p Mas os cientistas não conseguiram entender por que as células estariam interessadas em fibras de amianto e outros materiais em nanoescala que são muito longos para serem totalmente ingeridos. Agora, um grupo de pesquisadores da Brown University explica o que acontece. Por meio de simulações e experimentos moleculares, os relatórios da equipe em
Nature Nanotechnology que certos nanomateriais, como nanotubos de carbono, entra nas células com a ponta e quase sempre em um ângulo de 90 graus. A orientação acaba enganando a célula; pegando a ponta arredondada primeiro, a célula confunde a partícula com uma esfera, em vez de um cilindro longo. No momento em que a célula percebe que o material é muito longo para ser totalmente ingerido, é tarde demais.
p "É como se comêssemos um pirulito mais comprido do que nós, "disse Huajian Gao, professor de engenharia da Brown e autor correspondente do artigo. "Ele ficaria preso."
Receptores na superfície da célula se aglomeram em torno do nanotubo, efetivamente em pé. A célula confunde o tubo com uma esfera e começa a engoli-lo. Crédito:Huajian Gao Lab, Brown University p A pesquisa é importante porque nanomateriais como nanotubos de carbono são promissores na medicina, como atuar como veículos para transportar drogas para células específicas ou para locais específicos no corpo humano. Se os cientistas podem entender completamente como os nanomateriais interagem com as células, então, eles podem conceber produtos que ajudem as células em vez de prejudicá-las.
p "Se pudermos entender completamente (dinâmica das células nanomateriais), podemos fazer outros tubos que podem controlar como as células interagem com os nanomateriais e não serem tóxicos, "Disse Gao." No final das contas, queremos parar a atração entre a nanoponta e a célula. "
p Como fibras de amianto, nanotubos de carbono e nanofios de ouro disponíveis comercialmente têm pontas arredondadas que geralmente variam de 10 a 100 nanômetros de diâmetro. O tamanho é importante aqui; o diâmetro se ajusta bem aos parâmetros da célula para o que ela pode manipular. Escovando contra o nanotubo, proteínas especiais chamadas receptores na célula entram em ação, agrupar e dobrar a parede da membrana para envolver a célula em torno da ponta do nanotubo em uma sequência que os autores chamam de "reconhecimento da ponta". À medida que isso ocorre, o nanotubo é inclinado em um ângulo de 90 graus, o que reduz a quantidade de energia necessária para a célula engolfar a partícula.
p Uma vez que o engolfamento - endocitose - começa, não há como voltar atrás. Em minutos, a célula sente que não pode engolir totalmente a nanoestrutura e, essencialmente, disca 911. "Neste estágio, é tarde demais, "Disse Gao." Está com problemas e pede ajuda, desencadeando uma resposta imunológica que pode causar inflamação repetida. "
p A equipe hipotetizou a interação usando simulações dinâmicas moleculares de granulação grossa e nanotubos de carbono de paredes múltiplas. Em experimentos envolvendo nanotubos e nanofios de ouro e células de fígado de camundongo e células mesoteliais humanas, os nanomateriais entraram nas células com a ponta primeiro e em um ângulo de 90 graus em cerca de 90 por cento do tempo, relatam os pesquisadores.
p "Achamos que o tubo iria ficar na membrana celular para obter mais locais de ligação. No entanto, nossas simulações revelaram o tubo girando continuamente a um alto grau de entrada, com a ponta totalmente embrulhada, "disse Xinghua Shi, primeiro autor do artigo que obteve seu doutorado na Brown e está na Academia Chinesa de Ciências em Pequim. "É contra-intuitivo e se deve principalmente à liberação de energia de dobra quando a membrana envolve o tubo."
p A equipe gostaria de estudar se os nanotubos sem pontas arredondadas - ou nanomateriais menos rígidos, como as nanofitas - representam o mesmo dilema para as células.
p "Interessantemente, se a ponta arredondada de um nanotubo de carbono for cortada (o que significa que o tubo está aberto e oco), o tubo fica na membrana celular, em vez de entrar na célula em um ângulo de alto grau, "Shi disse.
