Cientistas do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University estão desenvolvendo novas maneiras de fazer avançar o campo da medicina regenerativa e do tratamento do câncer. Eles estão desenvolvendo uma nanofolha 2-D que é 1, 000 vezes menor que um fio de cabelo.

Dr. Akhilesh Gaharwar, professor adjunto, desenvolveu uma nova classe de nanofolhas 2-D chamada dissulfeto de molibdênio, que pode adsorver luz infravermelha próxima (NIR) e modificar o comportamento celular. Essas nanofolhas são uma classe emergente de materiais que mostraram propriedades físicas e químicas distintas devido à sua forma e tamanho exclusivos. Recentemente, algumas nanofolhas foram exploradas para aplicações biomédicas devido à sua capacidade de resposta à luz. Apesar do forte potencial, A pesquisa de Gaharwar está entrando em um novo território, como poucos estudos investigaram sua compatibilidade celular e nenhum explorou sua capacidade de modular funções celulares usando luz.

Para explorar a possibilidade de controlar a resposta celular por meio da luz, O grupo de pesquisa de Gaharwar sintetizou uma nanofolha atomicamente fina que pode adsorver a luz NIR e convertê-la em calor. A luz NIR pode penetrar profundamente no tecido em comparação com outros tipos de luz, incluindo luz ultravioleta e visível, e pode ser usado para estimular mecanismos naturais de reparo biológico em tecidos profundos.

Devido à alta área de superfície das nanofolhas, eles podem aderir à membrana externa das células e transmitir um sinal celular ao núcleo, controlando assim seu comportamento. Algumas das nanofolhas também são comidas pelas células e podem influenciar as funções celulares de dentro.

"Biomateriais responsivos à luz têm um grande potencial para desenvolver a próxima geração de não invasivos, dispositivos médicos precisos e controláveis ​​para uma variedade de aplicações biomédicas, incluindo entrega de drogas, terapia do câncer, medicina regenerativa e impressão 3-D, "Gaharwar disse.

Sua pesquisa foi recentemente publicada no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences .

Em colaboração com a Dra. Irtisha Singh, professor assistente do Departamento de Medicina Molecular e Celular do Texas A&M Health Science Center, A equipe de Gaharwar usou uma técnica de sequenciamento de última geração para decifrar o efeito da luz e / ou nanofolhas na regulação gênica das células. Imagine uma célula como uma tela em branco, e a regulação do gene como a tinta que transforma a tela em algo único ou interessante. Para células-tronco, isso significaria determinar que tipo de célula eles serão, como músculo, osso, etc. Ligeiras agitações na expressão gênica, tanto da luz quanto dessas nanofolhas, pode afetar significativamente as funções dessas células, como o movimento, reprodução e expressão.

Perfis de expressão gênica global de células revelam que a estimulação de luz da nanofolha pode ter uma influência significativa na migração celular e na cicatrização de feridas. Eles demonstraram que as células cancerosas tratadas com uma nanofolha e luz não são capazes de se mover livremente, o que é uma boa notícia. Isso é importante porque o câncer se espalha pelo corpo, movendo-se de um tecido para outro. A combinação da nanofolha e da luz pode fornecer novas abordagens para controlar e regular a migração e funções celulares.

A equipe descobriu que as nanofolhas se ligam a um receptor de superfície celular conhecido como integrina, uma proteína simples com um açúcar anexado. Essas proteínas integrinas são importantes no funcionamento normal da célula, fornecendo informações às células sobre seu entorno. Se essas proteínas forem cobertas por nanofolhas, eles não podem dizer às células para se moverem, efetivamente parando as células por um tempo indefinido.