Secondo un documento pubblicato dai fisici in nanotecnologia della natura dell'Università di Buffalo grappoli di nanoparticelle magnetiche riscaldate, mirati alle membrane cellulari, possono controllare a distanza i canali ionici, i neuroni e anche il comportamento animale.
La ricerca potrebbe essere applicate in molti ambiti: ad esempio in trattamenti innovativi contro il cancro che manipolino le proteine selezionate o le cellule nei tessuti specifici, o migliorare le terapie contro il diabete affinché da lontano si incentivino cellule pancreatiche che rilascino insulina; potrebbe anche essere applicato allo sviluppo di nuove terapie per alcune patologie neurologiche, che derivano da insufficiente neuro-stimolazione.
“Con lo sviluppo di un metodo che ci permette di utilizzare i campi magnetici per stimolare le cellule in vitro e in vivo, questa ricerca ci aiuterà a districare le reti di segnalazione che controllano il comportamento animale”, dice Arnd Pralle, PhD, assistente professore di fisica dell'Università di Buffalo, Accademia delle Arti e delle Scienze e senior / autore corrispondente della ricerca scientifica.
I ricercatori dell'università di Buffalo hanno dimostrato che il loro metodo potrebbe aprire i canali ionici del calcio, attivare i neuroni di coltura cellulare e anche manipolare i movimenti del piccolo nematode, C. elegans.
“Abbiamo diretto le nanoparticelle vicino a quella che è la 'bocca' dei vermi, chiamata amphid”, spiega Pralle. “si può vedere nel video che i vermi stanno strisciando; una volta che noi accendiamo il campo magnetico, che riscalda le nanoparticelle a 34 gradi Celsius, la maggior parte dei vermi inverte il percorso. Noi potremmo usare questo metodo per farli tornare indietro, ecc. Ora abbiamo bisogno di trovare quali altri comportamenti possono essere controllati in questo modo”.
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I vermi invertono la rotta una volta raggiunta la temperatura di 34 gradi Celsius, dice Pralle, la stessa soglia che in natura provoca una reazione di evitamento. Questa è la prova - spiega il ricercatore - che l'approccio poteva essere adattato a studi su interi animali su nuovi farmaci innovativi. Il metodo del team prevede il riscaldamento delle nanoparticelle in una membrana cellulare esponendole ad un campo magnetico a radiofrequenza, il calore poi si traduce nella stimolazione della cellula.
“Abbiamo sviluppato uno strumento per riscaldare le nanoparticelle e per misurare la loro temperatura”, spiega Pralle, osservando che non si sa molto di conduzione del calore nei tessuti su scala nanometrica. “Il nostro metodo è importante perché ci consente di riscaldare solo la membrana cellulare. Non volevamo uccidere la cellula”, ha detto. “Mentre la membrana al di fuori della cellula si scalda non c'è variazione di temperatura nella cellula”. Misura appena sei nanometri, le particelle possono essere facilmente diffuse tra le cellule. Il campo magnetico è paragonabile a ciò che è impiegato in risonanza magnetica. La capacità del metodo di attivare le cellule uniformemente in tutta una vasta area indica che sarà possibile anche l'utilizzo in applicazioni in vivo su tutto il corpo. Nel documento degli scienziati dell'Università di Buffalo è presente una loro relazione riguardo lo sviluppo di una sonda fluorescente per misurare quando le nanoparticelle sono state riscaldate a 34 gradi Celsius. “L'intensità della fluorescenza indica la variazione di temperatura”, spiega Pralle, “è una specie di termometro di nanoscala che potrebbe consentire agli scienziati di misurare più facilmente i cambiamenti di temperatura su scala nanometrica”.
Pralle ed i suoi coautori sono attivi nel Riconoscimento Molecolare in Sistemi Biologici, Bioinformatica e Sistemi delle forze strategiche di Nanostrutture Integrate, identificate tramite il processo di progettazione strategico di UB 2020. Prall, il quale ha una posizione nel Dipartimento di Fisiologia e Biofisica nella Scuola di medicina e Scienze Biomediche dell'Università di Buffalo, si è avvalso della collaborazione dei suoi coautori: Heng Huang e Savas Delikanli, entrambi studenti di dottorato presso il Dipartimento UB di Fisica; Hao Zeng, PhD, professore associato nel dipartimento di fisica; Denise M. Ferkey, PhD, professore assistente presso il Dipartimento di Scienze Biologiche dell'Università di Bufalo.
La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation e il Fondo di sviluppo UB 2020 per la ricerca interdisciplinare. L'Università di Buffalo è la prima università pubblica nella ricerca intensiva, un ente di punta presso il comprensorio dell'Università di Stato di New York, è il suo campus più grande e completo. Nell'Università di Bufalo più di 28mila studenti perseguono i loro interessi accademici attraverso più di 300 diversi gradi. Fondata nel 1846, l'Università di Buffalo è un membro dell'associazione delle università americane.
Fonte: University at Buffalo /
Lun Lug 26, 2010 9:34 am