Sebbene le nanoparticelle magnetiche siano sempre più utilizzate nell'imaging cellulare e nella bioingegneria dei tessuti, ciò che accade loro all'interno delle cellule staminali a lungo termine è rimasto non documentato. Ricercatori del CNRS, l'Università della Sorbona, e università Paris Diderot e Paris 13, hanno mostrato una sostanziale degradazione di queste nanoparticelle, seguito in certi casi dalle celle "rimagnetizzanti". Questo fenomeno è il segno della biosintesi di nuove nanoparticelle magnetiche dal ferro rilasciate nel mezzo intracellulare dalla degradazione delle prime nanoparticelle. Pubblicato in PNAS l'11 febbraio 2019, questo lavoro potrebbe spiegare la presenza di magnetismo "naturale" nelle cellule umane, e aiutare a immaginare nuovi strumenti per la nanomedicina, grazie a questo magnetismo prodotto dalle cellule stesse.

Le nanoparticelle magnetiche sono al centro della nanomedicina odierna:servono come agenti diagnostici per immagini, agenti termici anticancro, agenti mirati alla droga, e agenti di ingegneria tissutale. La questione del loro destino nelle cellule, dopo aver compiuto la loro missione terapeutica, non era ben compreso.

Per seguire il viaggio di queste nanoparticelle nelle cellule, ricercatori del Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot) e del Laboratoire de Recherche Vasculaire Translationnelle (INSERM/Université Paris Diderot/Université Paris 13), in collaborazione con scienziati della Sorbonne Université1 hanno sviluppato un approccio originale al nanomagnetismo nei sistemi viventi:prima hanno incorporato nanoparticelle magnetiche in vitro nelle cellule staminali umane. Li hanno poi lasciati a differenziarsi e svilupparsi per un mese, osservarli a lungo termine nell'ambiente intracellulare e monitorarne le trasformazioni.

Seguendo la "impronta magnetica" di queste nanoparticelle nelle cellule, i ricercatori hanno dimostrato che prima venivano distrutti (la magnetizzazione delle cellule cade) e rilasciavano ferro nell'ambiente intracellulare. Prossimo, questo ferro "libero" veniva immagazzinato in forma non magnetica nella ferritina, la proteina responsabile della conservazione del ferro, o servito come base per la biosintesi di nuove nanoparticelle magnetiche all'interno della cellula.

È noto che questo fenomeno si verifica in alcuni batteri, ma una biosintesi come questa non era mai stata mostrata nelle cellule di mammifero. Questo potrebbe spiegare la presenza di cristalli magnetici negli esseri umani, osservato nelle cellule di diversi organi, in particolare il cervello. Inoltre, questo deposito di ferro in forma magnetica potrebbe anche essere un modo per la cellula di "disintossicarsi" a lungo termine per contrastare l'eccesso di ferro. Dal punto di vista della nanomedicina, questa biosintesi apre una nuova strada alla possibilità di una marcatura magnetica puramente biologica nelle cellule.