O aumento da consciência dos bioefeitos e da toxicidade dos nanomateriais que interagem com as células coloca em foco os mecanismos pelos quais os nanomateriais podem atravessar as membranas lipídicas. Além da bem discutida endocitose dependente de energia para grandes objetos e difusão passiva através das membranas por moléculas de soluto, existem outros mecanismos de transporte baseados em princípios físicos. Uma equipe de física teórica da Universitat Rovira i Virgili em Tarragona, liderado pelo Dr. Vladimir Baulin, elaborou um projeto de pesquisa para investigar a interação entre nanotubos e membranas lipídicas. Em simulações de computador, os pesquisadores estudaram o que chamam de "modelo de camada dupla" composta por apenas um tipo de lipídio. Com base em seus cálculos, a equipe observou que um nanotubo ultracurto (comprimento de 10 nm) pode se inserir perpendicularmente ao núcleo da bicamada lipídica.

Eles observaram que esses nanotubos ficam presos na membrana celular, como comumente aceito pela comunidade científica. Mas quando eles esticaram sua membrana celular modelo, nanotubos que ficaram presos na bicamada de repente começaram a escapar de ambos os lados. Isso significa que é possível controlar o transporte de um nanomaterial através da membrana celular ajustando a tensão da membrana.

O Dr. Baulin contatou o Dr. Jean-Baptiste Fleury da Universidade Saarland (Alemanha) para confirmar esse mecanismo e estudar experimentalmente esse fenômeno de transporte mediado por tensão. Dr. Fleury e sua equipe desenvolveram um experimento microfluídico com uma bicamada fosfolipídica bem controlada, um modelo experimental para membranas celulares, e adicionado nanotubos de carbono ultrapequenos (10 nm de comprimento) na solução. Os nanotubos possuem uma monocamada lipídica adsorvida que garante sua dispersão estável e evita seu agrupamento. Usando uma combinação de microscopia óptica fluorescente e medições eletrofisiológicas, a equipe poderia seguir um nanotubo individual cruzando uma bicamada e desvendar seu caminho em nível molecular. E conforme previsto pelas simulações, eles observaram que os nanotubos entraram na bicamada dissolvendo seu revestimento lipídico na membrana artificial. Quando uma tensão de 4mN / m foi aplicada à bicamada, nanotubos escaparam espontaneamente da bicamada apenas em alguns milissegundos, enquanto em tensões mais baixas, os nanotubos permanecem presos dentro da membrana.

Esta descoberta da translocação de minúsculos nanotubos através de barreiras que protegem as células, isto é, bicamadas lipídicas, pode levantar preocupações sobre a segurança dos nanomateriais para a saúde pública, e sugerir novos mecanismos mecânicos para controlar a liberação do fármaco.