p A capacidade de entregar cargas como drogas ou DNA nas células é essencial para pesquisas biológicas e terapia de doenças, mas as membranas celulares são muito boas para defender seu território. Os pesquisadores desenvolveram vários métodos para enganar ou forçar a abertura da membrana celular, mas esses métodos são limitados no tipo de carga que podem entregar e não são particularmente eficientes. p Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) desenvolveram um novo método usando microestruturas de ouro para entregar uma variedade de moléculas nas células com alta eficiência e sem danos duradouros. A pesquisa é publicada em ACS Nano .

p "Ser capaz de entregar com eficácia cargas grandes e diversas diretamente nas células transformará a pesquisa biomédica, "disse Nabiha Saklayen, um candidato a PhD no Mazur Lab em SEAS e primeiro autor do artigo. "Contudo, nenhum sistema de entrega único atual pode fazer todas as coisas que você precisa fazer de uma vez. Os sistemas de entrega intracelular precisam ser altamente eficientes, escalável, e com boa relação custo-benefício e, ao mesmo tempo, capaz de transportar cargas diversas e entregá-las a células específicas em uma superfície sem danos. É realmente um grande desafio. "

p Em pesquisas anteriores, Saklayen e seus colaboradores demonstraram que o ouro, microestruturas em forma de pirâmide são muito boas para focar a energia do laser em pontos de acesso eletromagnéticos. Nesta pesquisa, a equipe usou um método de fabricação chamado decapagem de gabarito para fazer superfícies - do tamanho de um quarto de dólar - com 10 milhões dessas minúsculas pirâmides.

p "A coisa bonita sobre esse processo de fabricação é como ele é simples, "disse Marinna Madrid, coautor do artigo e candidato a doutorado no Laboratório Mazur. "A remoção de modelos permite reutilizar modelos de silício indefinidamente. Leva menos de um minuto para fazer cada substrato, e cada substrato sai perfeitamente uniforme. Isso não acontece com muita frequência na nanofabricação. "

p A equipe cultivou células cancerosas HeLa diretamente no topo das pirâmides e envolveu as células com uma solução contendo carga molecular.

p Usando pulsos de laser de nanossegundos, a equipe aqueceu as pirâmides até que os pontos quentes nas pontas atingissem uma temperatura de cerca de 300 graus Celsius. Esse aquecimento muito localizado - que não afetou as células - fez com que se formassem bolhas bem na ponta de cada pirâmide. Essas bolhas empurraram suavemente seu caminho para a membrana celular, abrindo breves poros na célula e permitindo que as moléculas circundantes se difundam para dentro da célula.

p "Descobrimos que se fizéssemos esses poros muito rapidamente, as células se curariam e poderíamos mantê-las vivas, saudável e se dividindo por muitos dias, "Disse Saklayen.

p Cada célula cancerosa HeLa ficava no topo de cerca de 50 pirâmides, o que significa que os pesquisadores podem fazer cerca de 50 minúsculos poros em cada célula. A equipe pode controlar o tamanho das bolhas controlando os parâmetros do laser e pode controlar qual lado da célula deve penetrar.

p As moléculas entregues na célula eram aproximadamente do mesmo tamanho que cargas clinicamente relevantes, incluindo proteínas e anticorpos.

p Próximo, a equipe planeja testar os métodos em diferentes tipos de células, incluindo células sanguíneas, células-tronco e células T. Clinicamente, este método pode ser usado em terapias ex vivo, onde células prejudiciais são retiradas do corpo, dada carga como drogas ou DNA, e reintroduzido no corpo.

p "Este trabalho é realmente empolgante porque existem tantos parâmetros diferentes que poderíamos otimizar para permitir que esse método funcione em muitos tipos de células e cargas diferentes, "disse Saklayen." É uma plataforma muito versátil. "

p O Escritório de Desenvolvimento de Tecnologia de Harvard entrou com pedidos de patentes e está considerando oportunidades de comercialização.

p "É ótimo ver como as ferramentas da física podem fazer um grande avanço em outros campos, especialmente quando pode permitir novas terapias para doenças anteriormente difíceis de tratar, "disse Eric Mazur, o Professor Balkanski de Física e Física Aplicada e autor sênior do artigo.