p Xiaohui “Frank” Zhang está integrando física, imunologia e biologia para desenvolver um "nanodispositivo" que poderia fornecer um novo tratamento para derrame, trombose e aterosclerose. p Zhang, professor assistente de engenharia mecânica e mecânica e membro do corpo docente do programa de bioengenharia, lidera uma equipe de pesquisa interdisciplinar que busca fornecer medicamentos a regiões específicas do corpo humano.

p Seu dispositivo mede dezenas de nanômetros de tamanho.

p Os pesquisadores estudam a detecção mecânica - como as células sentem e respondem a estímulos mecânicos. O mecanossenseamento é crucial no desenvolvimento dos tecidos e na progressão das doenças cardiovasculares.

p “Das três maneiras básicas pelas quais as células se comunicam umas com as outras - química, elétrica e mecânica - a última é de longe a menos compreendida, ”Diz Zhang.

p Uma razão pela qual o mecanosenseamento não é estudado extensivamente é porque as forças mecânicas impostas às células ocorrem em um nível molecular, ele diz.

p “É muito difícil medir e exercer força sobre as moléculas.”

p Um nanodispositivo com um interruptor mecânico

p Zhang usa espectroscopia de força de molécula única para monitorar, manipular e medir forças mecânicas. Com pinças ópticas, ele exerce forças minuciosas sobre as amostras e registra a dinâmica da conformação da proteína e a resposta mecânica em tempo real.

p Sua equipe estuda integrina, uma molécula de proteína que serve como um sensor mecânico para transmitir sinais através da membrana celular. A hipótese é que a integrina irá alterar sua forma em resposta a estímulos mecânicos, agindo assim como um “interruptor” para transmitir um sinal.

p A equipe também estuda a transmissão de sinais mecânicos através da membrana celular e monitora a interação entre os sinais mecânicos e as atividades bioquímicas. O objetivo é desenvolver um nanodispositivo mecanicamente comutável para terapia medicamentosa direcionada.

p “Quando você coloca uma droga na corrente sanguínea, ele se dispersa por todo o corpo, ”Diz Zhang. “Um nanodispositivo seria capaz de transportar um medicamento pela corrente sanguínea até um local específico. Quando ativado por estímulos mecânicos, ele sofreria uma mudança de forma e liberaria sua droga pré-carregada ”.

p Nanodispositivos podem ser usados ​​em biossensorio e diagnóstico, e pode ajudar a obter baixo custo, tratamento de trombose com baixo efeito colateral, acidente vascular cerebral e aterosclerose.

p A equipe de Zhang está projetando um polímero que imita uma molécula de coagulação do sangue chamada Fator de von Willebrand (vWF), que se liga às plaquetas durante o fluxo sanguíneo rápido.

p Com interesses diversos, um único propósito

p Zhang ganhou um B.S. na física, estudou fisiologia e biofísica na faculdade de medicina, e treinado em imunologia antes de entrar para o corpo docente.

p Essa formação diversa o levou à mecanobiologia, que incorpora técnicas da física, biologia, química, simulação computacional e síntese de polímeros.

p Sua equipe em Lehigh inclui um pós-doutorado em física, um associado de pesquisa com uma educação médica, e alunos de graduação em biologia, engenharia e física.

p “Todo mundo traz algo diferente para a mesa, ”Diz ele.

p A ênfase de Lehigh no estudo interdisciplinar, diz Zhang, alinha-se com seu foco de pesquisa.

p “A verdadeira emoção deste projeto é que estamos tentando entender a natureza. Isso requer uma abordagem interdisciplinar para determinar como a molécula funciona. Não há lugar melhor para fazer isso do que em Lehigh. ”