(Phys.org) — I ricercatori dell'Institute of Food and Agricultural Sciences dell'Università della Florida hanno preso ciò che alcuni considererebbero spazzatura e ne hanno fatto uno straordinario strumento scientifico, uno che un giorno potrebbe aiutare a correggere i disturbi genetici o curare il cancro senza i cattivi effetti collaterali della chemioterapia.

Wilfred Vermerris, un professore associato nel dipartimento di microbiologia e scienze cellulari dell'UF, ed Elena Dieci, un associato di ricerca post-dottorato, creato dai rifiuti vegetali un nuovo nanotubo, uno che è molto più flessibile dei nanotubi di carbonio rigidi attualmente utilizzati. I ricercatori affermano che i nanotubi di lignina – circa 500 volte più piccoli di un ciglio umano – possono fornire il DNA direttamente nel nucleo delle cellule umane nella coltura tissutale, dove questo DNA potrebbe quindi correggere le condizioni genetiche. Attualmente sono in corso esperimenti con l'iniezione di DNA con nanotubi di carbonio, anche.

"È stato un risultato sorprendente, " Ha detto Vermerris. "Se riesci a fare questo negli esseri umani reali potresti riparare i geni difettosi che causano i sintomi della malattia e sostituirli con il DNA funzionale fornito con questi nanotubi".

Il nanotubo è costituito da lignina da materiale vegetale ottenuto da un impianto pilota di biocarburanti UF a Perry, Fla. La lignina è parte integrante delle pareti cellulari secondarie delle piante e consente il movimento dell'acqua dalle radici alle foglie, ma non viene utilizzato per produrre biocarburanti e verrebbe altrimenti bruciato per generare calore o elettricità nell'impianto di biocarburanti. I nanotubi di lignina possono essere costituiti da una varietà di residui vegetali, compreso il sorgo, pioppo, pino loblolly e canna da zucchero.

I ricercatori hanno prima testato per vedere se i nanotubi fossero tossici per le cellule umane e sono rimasti sorpresi nello scoprire che lo erano meno dei nanotubi di carbonio. Così, potrebbero somministrare una dose maggiore di medicinale al tessuto cellulare umano. Quindi hanno studiato se i nanotubi potessero fornire DNA plasmidico alle stesse cellule e ciò ha avuto successo, pure. Un plasmide è una piccola molecola di DNA fisicamente separata da, e può replicarsi indipendentemente da, DNA cromosomico all'interno di una cellula.

"Non è una strada molto agevole perché abbiamo dovuto provare diversi esperimenti per confermare i risultati, Disse Ten. "Ma è stato molto fruttuoso".

In caso di malattie genetiche, il nanotubo verrebbe caricato con una copia funzionante di un gene, e iniettato nel corpo, dove colpirebbe il tessuto colpito, che poi rende la proteina mancante e corregge il disordine genetico.

Sebbene Vermerris abbia avvertito che il trattamento negli esseri umani è tra molti anni, tra le condizioni che questi nanotubi portatori di geni potrebbero correggere ci sono la fibrosi cistica e la distrofia muscolare. Ma, Ha aggiunto, che i pazienti dovrebbero assumere il DNA correttivo tramite nanotubi su base continuativa.

Un'altra applicazione in esame è l'utilizzo dei nanotubi di lignina per la somministrazione di farmaci chemioterapici nei pazienti oncologici. I nanotubi assicureranno che i farmaci arrivino solo al tumore senza intaccare i tessuti sani.

Vermerris ha detto di aver creato diversi tipi di nanotubi, a seconda dell'esperimento. Potrebbero anche adattare i nanotubi alle esigenze specifiche di un paziente, un processo chiamato personalizzazione.

"Puoi pensarlo come una cassettiera e, a seconda dell'applicazione, apri un cassetto o usi materiali da un cassetto diverso per ottenere le cose giuste per la tua applicazione specifica, " ha detto. "Non è molto difficile fare la personalizzazione."

Il prossimo passo nel processo di ricerca è che Vermerris e Ten inizino gli esperimenti sui topi. Sono nel processo di applicazione per quegli esperimenti, che richiederebbe diversi anni per essere completato. Se hanno successo, i permessi dovrebbero essere ottenuti per i loro colleghi della scuola di medicina per condurre ricerche su pazienti umani, con Vermerris e Ten che forniscono i nanotubi per quella ricerca.

"Siamo molto lontani da quel punto, " Ha detto Vermerris. "Questa è la traiettoria ottimistica a lungo termine."

Il lavoro è una collaborazione con i colleghi dell'UF College of Engineering e del College of Medicine, compresi i dottori Arun Srivastava, Chen Ling e Amelia Dempere. è stato finanziato, in parte, da una sovvenzione del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti di 5,4 milioni di dollari, insieme al supporto di UF/IFAS, Servizio Sanitario Pubblico, gli Istituti Nazionali di Sanità, la rete dei miracoli dei bambini, l'UF Clinical and Translational Science Institute Pilot Trainee Project Award, Alex's Lemonade Stand Foundation for Childhood Cancer e Bankhead-Colely Cancer Research Program.

Un articolo sulle loro scoperte è stato pubblicato a febbraio sulla rivista Biomacromolecole .