Pela primeira vez, uma equipe de químicos e engenheiros da Penn State University colocou minúsculos motores sintéticos dentro de células humanas vivas, os impulsionou com ondas ultrassônicas e os dirigiu magneticamente. Não é exatamente "Fantastic Voyage, "mas está perto. Os nanomotores, que são partículas de metal em forma de foguete, mover-se dentro das células, girando e batendo contra a membrana celular.

"À medida que esses nanomotores se movem e colidem com as estruturas dentro das células, as células vivas mostram respostas mecânicas internas que ninguém viu antes, "disse Tom Mallouk, Evan Pugh Professor de Química e Física de Materiais na Penn State. "Esta pesquisa é uma demonstração vívida de que pode ser possível usar nanomotores sintéticos para estudar a biologia celular de novas maneiras. Podemos ser capazes de usar nanomotores para tratar câncer e outras doenças manipulando mecanicamente as células de dentro. Nanomotores podem realizar cirurgia intracelular e administrar drogas de forma não invasiva aos tecidos vivos. "

As descobertas dos pesquisadores serão publicadas em Angewandte Chemie International Edition em 10 de fevereiro de 2014. Além de Mallouk, os co-autores incluem pesquisadores da Penn State Wei Wang, Sixing Li, Suzanne Ahmed, e Tony Jun Huang, bem como Lamar Mair da Weinberg Medical Physics em Maryland, EUA.

Até agora, Mallouk disse, nanomotores foram estudados apenas "in vitro" em um aparelho de laboratório, não em células humanas vivas. Os nanomotores movidos a energia química foram desenvolvidos pela primeira vez há dez anos em Penn State por uma equipe que incluía o químico Ayusman Sen e o físico Vincent Crespi, além de Mallouk. "Nossos motores de primeira geração exigiam combustíveis tóxicos e não se moviam no fluido biológico, então não podíamos estudá-los em células humanas, "Mallouk disse." Essa limitação era um problema sério. "Quando Mallouk e o físico francês Mauricio Hoyos descobriram que os nanomotores podiam ser movidos por ondas ultrassônicas, a porta estava aberta para estudar os motores dos sistemas vivos.

Para seus experimentos, a equipe usa células HeLa, uma linha imortal de células de câncer cervical humano que normalmente é usada em estudos de pesquisa. Essas células ingerem os nanomotores, que então se movem dentro do tecido celular, alimentado por ondas ultrassônicas. Em baixa potência ultrassônica, Mallouk explicou, os nanomotores têm pouco efeito sobre as células. Mas quando a potência é aumentada, os nanomotores entram em ação, movendo-se e esbarrando em organelas - estruturas dentro de uma célula que desempenham funções específicas. Os nanomotores podem atuar como batedores de ovos para essencialmente homogeneizar o conteúdo da célula, ou podem atuar como aríetes para realmente perfurar a membrana celular.

Enquanto os pulsos de ultrassom controlam se os nanomotores giram ou se movem para frente, os pesquisadores podem controlar os motores ainda mais, dirigindo-os, usando forças magnéticas. Mallouk e seus colegas também descobriram que os nanomotores podem se mover de forma autônoma - independentemente uns dos outros - uma habilidade que é importante para aplicações futuras. "O movimento autônomo pode ajudar os nanomotores a destruir seletivamente as células que os engolfam, "Mallouk disse." Se você quiser que esses motores procurem e destruam as células cancerosas, por exemplo, é melhor que eles se movam independentemente. Você não quer uma massa inteira deles indo em uma direção. "

A capacidade dos nanomotores de afetar as células vivas é uma promessa para a medicina, Mallouk disse. "Uma aplicação dos nossos sonhos é a medicina estilo Fantastic Voyage, onde os nanomotores cruzariam dentro do corpo, comunicar-se entre si e realizar vários tipos de diagnósticos e terapia. Existem muitas aplicações para controlar partículas nesta pequena escala, e entender como funciona é o que nos motiva. "