p (PhysOrg.com) - O futebol costuma ser chamado de “um jogo de polegadas, ”Mas a biologia é um jogo de nanômetros, onde diferenças espaciais de apenas alguns nanômetros podem determinar o destino de uma célula - se ela vive ou morre, permanece normal ou torna-se canceroso. Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Laboratório de Berkeley) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) desenvolveram uma maneira nova e melhor de estudar o impacto dos padrões espaciais nas células vivas. p Jay Groves, químico do Berkeley Lab, conduziu um estudo no qual membranas artificiais compostas de uma bicamada fluida de moléculas de lipídios foram incorporadas a matrizes fixas de nanopartículas de ouro para controlar o espaçamento de proteínas e outras moléculas celulares colocadas nas membranas. Isso deu aos pesquisadores uma oportunidade sem precedentes de estudar como os padrões espaciais de propriedades químicas e físicas nas superfícies das membranas influenciam o comportamento das células.

p “As nanopartículas de ouro são semelhantes ao tamanho de uma única molécula de proteína, o que nos leva a uma escala que não podíamos realmente acessar antes, ”Diz Groves. “Como o primeiro exemplo de uma plataforma de membrana biológica que combina nanopadrões fixos com a mobilidade de bicamadas lipídicas fluidas, nossa técnica representa uma melhoria importante em relação aos métodos de padronização anteriores. ”

p Groves tem nomeações conjuntas com a Divisão de Biociências Físicas do Laboratório de Berkeley e com o Departamento de Química de Berkeley da Universidade da Califórnia (UC), e é investigador do Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Ele é o autor correspondente de um artigo que relata esses resultados na revista. Nano Letras . O artigo é intitulado “Membranas com suporte incorporadas com matrizes fixas de nanopartículas de ouro”.

p A padronização espacial de propriedades químicas e físicas em membranas artificiais de bicamadas lipídicas é uma forma comprovada de estudar o comportamento de células biológicas em cultura. As membranas de bicamada lipídica natural envolvem virtualmente todas as células vivas, bem como muitas das estruturas dentro da célula, incluindo o núcleo. Essas membranas fornecem uma barreira que restringe o movimento de proteínas e outras moléculas celulares, prendendo-os em seus locais adequados e evitando que se movam para áreas onde não pertencem. Esforços anteriores de padronização espacial em membranas artificiais foram feitos em uma base tudo ou nada - proteínas colocadas em uma membrana tinham mobilidade completa ou foram fixadas em uma posição estática.

p “A padronização imóvel derrota intrinsecamente qualquer processo celular que envolva naturalmente o movimento, ”Groves diz. “Por outro lado, precisamos ser capazes de impor algumas barreiras fixas para manipular as membranas de maneiras realmente novas.”

p Groves é um líder reconhecido no desenvolvimento de membranas sintéticas “suportadas” exclusivas que são construídas com lipídios e montadas em um substrato de sílica sólida. Ele e seu grupo usaram essas membranas para demonstrar que as células vivas não apenas interagem com seu ambiente por meio de sinais químicos, mas também por meio de força física.

p “Chamamos nossa abordagem de estratégia de mutação espacial porque as moléculas em uma célula podem ser reorganizadas espacialmente sem alterar a célula de qualquer outra forma, ”Diz ele.

p Contudo, até agora Groves e seu grupo eram incapazes de chegar às dezenas de escalas de comprimento de nanômetros que agora podem alcançar incorporando suas membranas suportadas com nanopartículas de ouro.

p “Nossas novas membranas fornecem uma interface híbrida que consiste em componentes móveis e imóveis com geometria controlada, ”Groves diz. “Proteínas ou outras moléculas celulares podem ser associadas ao componente lipídico fluido, o componente de nanopartículas fixas, ou ambos. ”

p As matrizes de nanopartículas de ouro foram padronizadas por meio de um processo de automontagem que fornece espaçamento controlável entre as partículas na matriz na importante faixa de 50 a 150 nanômetros. As próprias nanopartículas de ouro medem cerca de cinco a sete nanômetros de diâmetro.

p Groves e sua equipe testaram com sucesso suas membranas híbridas em uma linha de células de câncer de mama conhecida como MDA-MB-231, que é altamente invasiva. Com suas membranas híbridas, a equipe demonstrou que, na ausência de moléculas de adesão celular, a membrana permaneceu essencialmente livre das células cancerosas, mas quando as nanopartículas e os lipídios foram funcionalizados com moléculas que promovem a adesão celular, as células cancerosas foram encontradas por toda a superfície.

p Groves e seu grupo de pesquisa estão agora usando suas membranas de nanopartículas de ouro para estudar metástases de câncer e imunologia de células T. Eles esperam relatar seus resultados em breve.