Ricercatori finanziati dall'UE provenienti da Germania e Polonia hanno fatto alcune scoperte rivoluzionarie sulla viscosità del citoplasma cellulare, che potrebbe approfondire la nostra conoscenza del citoplasma delle cellule tumorali.

Guidato da ricercatori dell'Istituto di chimica fisica dell'Accademia polacca delle scienze (IPC PAS), il team è stato in parte sostenuto da una sovvenzione per l'economia innovativa del Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR).

La viscosità è una misura della resistenza o dello spessore di un fluido. Meno viscoso è il fluido, maggiore è la fluidità o facilità di movimento che c'è al suo interno. Acqua, Per esempio, ha una bassa viscosità, mentre tesoro, essendo del tutto più denso e più cupo, ha una viscosità maggiore.

Fu Albert Einstein che per primo affrontò la viscosità dei fluidi complessi nel 1906, e da allora sono state condotte molte ricerche sulla viscosità del citoplasma cellulare.
Negli anni, è stato costruito un corpo di prove, indicando che nonostante un'elevata viscosità del citoplasma (con conseguente facilità di movimento teoricamente bassa all'interno del citoplasma), la mobilità delle piccole proteine ​​nel citoplasma è infatti molto elevata - parecchie grandezze superiori alla formula di Einstein indicata.

Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Nano lettere , il team studia come le piccole molecole proteiche quasi non percepiscano questa viscosità del citoplasma mentre si muovono nella cellula. Descrivono le variazioni di viscosità misurate in varie soluzioni e sperimentate da sonde, di dimensioni variabili da nano a macro scala.

"Abbiamo migliorato le nostre formule e conclusioni precedenti per applicarle con successo a un numero maggiore di sistemi, compresa la prima descrizione della viscosità del citoplasma nelle cellule tumorali, " commenta il professor Robert Holyst dell'IPC PAS.

Il team è stato in grado di descrivere le variazioni di viscosità utilizzando una formula fenomenologica contenente coefficienti della stessa natura fisica. I coefficienti forniscono una descrizione sia per il mezzo fluido (riempito con una rete di polimeri a catena lunga o cluster di molecole, per esempio) e che tipo di sonda (ad esempio una molecola proteica) si muove nel mezzo.

La nuova formula può quindi essere utilizzata per sonde da una frazione di nanometro fino a diversi centimetri di dimensione.

Le relazioni riscontrate erano generalmente valide per vari tipi di fluidi comprese soluzioni con struttura microscopica elastica (es. reti di polimeri in vari solventi) e sistemi microscopicamente rigidi (es. composti da aggregati allungati di molecole - micelle).

Il team ha anche applicato queste nuove formule per descrivere la mobilità dei frammenti di DNA e di altre sonde nelle cellule muscolari di topo e nelle cellule tumorali umane "Siamo riusciti a dimostrare che la viscosità del fluido nella cellula dipende in realtà non solo dalla struttura intracellulare ma anche la dimensione della sonda utilizzata nella misurazione della viscosità, "dice Tomasz Kalwarczyk, un dottorando dell'IPC PAS. "La nostra ricerca ha portato a un nuovo metodo per caratterizzare la struttura cellulare, misurando la viscosità del citoplasma".

Le implicazioni di questa ricerca sono di vasta portata. Gli scienziati possono ora stimare meglio il tempo di migrazione dei farmaci introdotti nelle cellule, e questa conoscenza può essere applicata anche alle nanotecnologie, per esempio nella fabbricazione di nanoparticelle con soluzioni micellari.

I risultati dello studio avranno anche un impatto sui metodi di misurazione avanzati come la diffusione dinamica della luce, che consente di analizzare le sospensioni di molecole per dimensione.