p As células são muito boas em proteger seus conteúdos preciosos - e, como resultado, é muito difícil penetrar em suas paredes de membrana para entregar medicamentos, nutrientes ou biossensores sem danificar ou destruir a célula. Uma maneira eficaz de fazer isso, descoberto em 2008, é usar nanopartículas de ouro puro, revestido com uma fina camada de um polímero especial. Mas ninguém sabia exatamente por que essa combinação funcionou tão bem, ou como ele atravessou a parede celular. p Agora, pesquisadores do MIT e da Ecole Polytechnique de Lausanne, na Suíça, descobriram como o processo funciona, e os limites do tamanho das partículas que podem ser usadas. A análise deles aparece no jornal Nano Letras , em um artigo de alunos de graduação Reid Van Lehn, Prabhani Atukorale, Yu-Sang Yang e Randy Carney e os professores Alfredo Alexander-Katz, Darrell Irvine e Francesco Stellacci.

p Até agora, diz Van Lehn, o autor principal do artigo, "o mecanismo era desconhecido. ... Neste trabalho, queríamos simplificar o processo e entender as forças "que permitem que as nanopartículas de ouro penetrem nas paredes celulares sem danificar permanentemente as membranas ou romper as células. Os pesquisadores fizeram isso por meio de uma combinação de experimentos de laboratório e simulações de computador.

p A equipe demonstrou que a primeira etapa crucial no processo é que as nanopartículas de ouro revestidas se fundam com os lipídios - uma categoria de gorduras naturais, ceras e vitaminas - que formam a parede celular. Os cientistas também demonstraram um limite superior no tamanho dessas partículas que podem penetrar na parede celular - um limite que depende da composição do revestimento da partícula.

p O revestimento aplicado às partículas de ouro consiste em uma mistura de componentes hidrofóbicos e hidrofílicos que formam uma monocamada - uma camada de apenas uma molécula de espessura - na superfície da partícula. Qualquer um dos vários compostos diferentes pode ser usado, os pesquisadores explicam.

p "As células tendem a engolfar as coisas na superfície, "diz Alexander-Katz, professor associado de ciência de materiais e engenharia do MIT, mas é "muito incomum" que os materiais atravessem essa membrana para o interior da célula sem causar grandes danos. Irvine e Stellacci demonstraram em 2008 que nanopartículas de ouro revestidas com monocamada poderiam fazer isso; desde então, eles têm trabalhado para entender melhor por que e como isso funciona.

p Uma vez que as próprias nanopartículas são completamente revestidas, o fato de serem feitos de ouro não tem nenhum efeito direto, exceto que as nanopartículas de ouro são um sistema modelo facilmente preparado, dizem os pesquisadores. Contudo, há algumas evidências de que as partículas de ouro têm propriedades terapêuticas, o que poderia ser um benefício colateral.

p As partículas de ouro também são muito boas na captura de raios-X - portanto, se pudessem ser feitas para penetrar nas células cancerosas, e foram então aquecidos por um feixe de raios-X, eles poderiam destruir essas células por dentro. "Portanto, o fato de ser ouro pode ser útil, "diz Irvine, professor de ciência e engenharia de materiais e engenharia biológica e membro do Koch Institute for Integrative Cancer Research.

p Significativamente, o mecanismo que permite que as nanopartículas passem pela membrana parece também selar a abertura assim que a partícula passa. "Eles iriam passar sem permitir que mesmo pequenas moléculas vazassem por trás deles, "Van Lehn diz.

p Irvine diz que seu laboratório também está interessado em aproveitar este mecanismo de penetração celular como uma forma de entregar drogas para o interior da célula, ligando-os ao material de revestimento de superfície. Uma etapa importante para tornar esse processo útil, ele diz, está encontrando maneiras de permitir que os revestimentos de nanopartículas sejam seletivos sobre os tipos de células aos quais se ligam. "Se são todas células, isso não é muito útil, " ele diz, mas se os revestimentos puderem ser direcionados a um determinado tipo de célula que é o alvo de uma droga, isso poderia ser um benefício significativo.

p Outra aplicação potencial deste trabalho poderia ser anexar ou inserir moléculas de biossensor em certas células, Van Lehn diz. Desta maneira, cientistas poderiam detectar ou monitorar marcadores bioquímicos específicos, como proteínas que indicam o início ou declínio de uma doença ou processo metabólico.

p Em geral, ligação aos revestimentos de superfície das nanopartículas pode fornecer uma chave para o interior das células para "moléculas que normalmente não teriam qualquer capacidade de atravessar a membrana celular, "Irvine diz.