I ricercatori dell'Accademia delle scienze russa hanno sviluppato un nuovo metodo per la sintesi di nanoparticelle a forma di stella basato sull'irradiazione laser. Un'ampia gamma di condizioni personalizzabili offre l'opportunità di creare un ambiente confortevole per varie sostanze da somministrare a diversi tipi di cellule. I risultati sono pubblicati in Giornale di Biofotonica . La ricerca è stata supportata dalla Russian Science Foundation (RNF).

I sistemi di somministrazione intracellulare sono di grande importanza per la ricerca biomedica clinica e di laboratorio. Le ultime tecniche basate su agenti virali, l'esposizione chimica e le microiniezioni mirano a raggiungere la massima efficienza garantendo nel contempo un'elevata vitalità cellulare. Però, nessuno dei metodi attualmente noti soddisfa pienamente requisiti come la compatibilità con vari tipi di cellule e oggetti consegnati, tossicità minima, massima efficienza, relativa economicità e semplicità di esecuzione.

Gli autori del nuovo studio hanno sviluppato un nuovo metodo di somministrazione utilizzando nanostelle d'oro:nanoparticelle a forma di stella con punte acuminate. I ricercatori li hanno ottenuti riducendo gli ioni d'oro su embrioni sferici dello stesso metallo. Successivamente le nanostelle sono state depositate sotto forma di singoli strati sulla superficie di plastica e ricoperte di cellule. L'irradiazione laser ha causato il viaggio delle onde elettromagnetiche sulla superficie delle nanoparticelle, trasportando così le sostanze nella cellula.

Gli scienziati hanno utilizzato pGFP (DNA circolare con un gene che codifica per una proteina fluorescente) per testare l'efficacia del metodo sviluppato. Miravano a fornire queste molecole nelle cellule HeLa:linee di cancro cervicale umano. Questa combinazione di cellule modello e l'oggetto consegnato è stata scelta a causa dell'uso frequente di cellule HeLa negli studi clinici e biochimici, così come test facili poiché le cellule a cui pGFP è stato consegnato con successo sono incandescenti. L'efficienza del metodo sviluppato per le celle modello è risultata essere superiore al 95%. La creazione di condizioni favorevoli alle cellule ha portato a una sopravvivenza quasi assoluta (circa il 92%), mentre dopo il parto in uno dei modi più popolari, utilizzando l'agente chimico TurboFect, circa il 75% delle cellule è sopravvissuto.

Il metodo sviluppato è più semplice ed economico rispetto ai tradizionali sistemi commerciali per il rilascio di molecole nella cellula. I vantaggi possono includere anche l'assenza di contatto diretto di sostanze e cellule bersaglio con nanoparticelle, che riduce la probabilità di danni alle cellule e alle sostanze rilasciate/ Inoltre, la superficie appuntita delle nano-stelle crea condizioni confortevoli per la crescita e l'adesione delle cellule (attaccamento delle cellule tra loro e alla superficie). Questo rende il metodo applicabile per fornire un'ampia gamma di molecole a cellule diverse.

"Abbiamo sviluppato e ottimizzato una nuova piattaforma per la creazione di pori nelle cellule basata su monostrati di nanostelle d'oro utilizzando radiazioni laser continue. Utilizzando questo metodo, è possibile produrre un trasporto intracellulare altamente efficiente di varie sostanze in condizioni delicate. Partiamo dal presupposto che i metodi che utilizzano tali nanoparticelle possano essere un'alternativa alle tecnologie esistenti di somministrazione intracellulare di biomolecole da utilizzare nella terapia genica, applicazione mirata di farmaci, ottenere colture cellulari modificate e altre ricerche biomediche, " spiega Timofey Pylaev, uno degli autori dello studio dell'Accademia Russa delle Scienze.