(PhysOrg.com) -- Cluster di riscaldatori, le nanoparticelle magnetiche mirate alle membrane cellulari possono controllare a distanza i canali ionici, neuroni e persino il comportamento animale, secondo un articolo pubblicato dai fisici dell'Università di Buffalo in Nature Nanotechnology.

La ricerca potrebbe avere un'ampia applicazione, potenzialmente con conseguenti trattamenti antitumorali innovativi che manipolano a distanza proteine ​​o cellule selezionate in tessuti specifici, o terapie per il diabete migliorate che stimolano a distanza le cellule pancreatiche a rilasciare insulina.

Il lavoro potrebbe essere applicato anche allo sviluppo di nuove terapie per alcuni disturbi neurologici, che derivano da una neurostimolazione insufficiente.

"Sviluppando un metodo che ci consente di utilizzare i campi magnetici per stimolare le cellule sia in vitro che in vivo, questa ricerca ci aiuterà a svelare le reti di segnalazione che controllano il comportamento degli animali, "dice Arnd Pralle, dottorato di ricerca, assistente professore di fisica presso l'UB College of Arts and Sciences e autore senior/corrispondente del documento.

I ricercatori dell'UB hanno dimostrato che il loro metodo potrebbe aprire i canali ionici del calcio, attivare i neuroni nella coltura cellulare e persino manipolare i movimenti del minuscolo nematode, C. elegans.

"Abbiamo preso di mira le nanoparticelle vicino a quella che è la 'bocca' dei vermi, chiamato l'anfide, " spiega Pralle. "Si può vedere nel video che i vermi stanno strisciando in giro; una volta che accendiamo il campo magnetico, che riscalda le nanoparticelle a 34 gradi Celsius, la maggior parte dei vermi inverte il corso. Potremmo usare questo metodo per farli andare avanti e indietro. Ora dobbiamo scoprire quali altri comportamenti possono essere controllati in questo modo".

I vermi hanno invertito la rotta una volta che la loro temperatura ha raggiunto i 34 gradi Celsius, Pralle dice, la stessa soglia che in natura provoca una risposta di evitamento. questa è la prova, lui dice, che l'approccio potrebbe essere adattato a studi su animali interi su nuovi farmaci innovativi.

Il metodo sviluppato dal team UB prevede il riscaldamento di nanoparticelle in una membrana cellulare esponendole a un campo magnetico a radiofrequenza; il calore poi provoca la stimolazione della cellula.

"Abbiamo sviluppato uno strumento per riscaldare le nanoparticelle e quindi misurare la loro temperatura, "dice Pralle, notando che non si sa molto sulla conduzione del calore nei tessuti su scala nanometrica.

"Il nostro metodo è importante perché ci permette di riscaldare solo la membrana cellulare. Non volevamo uccidere la cellula, " disse. "Mentre la membrana all'esterno della cellula si riscalda, non vi è alcun cambiamento di temperatura nella cella."

Misurando solo sei nanometri, le particelle possono diffondersi facilmente tra le cellule. Il campo magnetico è paragonabile a quello impiegato nella risonanza magnetica. E la capacità del metodo di attivare le cellule in modo uniforme su un'ampia area indica che sarà possibile utilizzarlo anche in applicazioni in vivo su tutto il corpo, riferiscono gli scienziati.

Nello stesso giornale, gli scienziati dell'UB riportano anche il loro sviluppo di una sonda fluorescente per misurare che le nanoparticelle sono state riscaldate a 34 gradi Celsius.

"L'intensità della fluorescenza indica il cambiamento di temperatura, "dice Pralle, "è una specie di termometro su scala nanometrica e potrebbe consentire agli scienziati di misurare più facilmente i cambiamenti di temperatura su scala nanometrica".

Pralle e i suoi coautori sono attivi nel riconoscimento molecolare nei sistemi biologici e nella bioinformatica e nei punti di forza strategici dei sistemi integrati di nanostrutture, individuato dal processo di pianificazione strategica UB 2020.