I nanometri sono un miliardesimo di metro, una metrica tipicamente utilizzata per misurare molecole e mattoni scientifici non visibili all'occhio umano. I materiali di decine e/o diverse centinaia di nanometri di diametro hanno proprietà uniche, e quindi sono stati ampiamente utilizzati nella diagnosi e nel trattamento di varie malattie umane. Una delle principali sfide per utilizzare questi materiali di dimensioni nanometriche è come consegnarli nelle cellule e raggiungere i loro siti di azione.

I metodi tradizionali includono il collegamento a brevi frammenti di proteine ​​chiamate peptidi, che sono componenti strutturali di cellule e tessuti, ormoni, tossine, antibiotici ed enzimi. Questi peptidi, interagendo con le cellule, porterà il nanomateriale nelle cellule. L'impatto di queste interazioni su altre attività cellulari rimane poco compreso, inoltre questo accoppiamento peptidico introduce ulteriore complessità nella produzione di nanomateriali, e possono anche modificare la loro funzionalità.

In uno studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura , I ricercatori dell'Università del Minnesota hanno scoperto un nuovo processo cellulare che può inghiottire il nanomateriale senza la funzionalizzazione diretta del peptide, e la sua attività è regolata dalla cisteina che circonda le cellule. Il team di ricerca ha definito questo processo cellulare di inglobamento di NP astanti come "assorbimento da parte degli astanti".

"Semplicemente mescolando due tipi di materiale di dimensioni nanometriche, scopriamo un nuovo processo cellulare che offre una soluzione facile per l'ingresso di nanomateriali nelle cellule, " disse Hongbo Pang, autore corrispondente, un assistente professore al College of Pharmacy e membro del Masonic Cancer Center. "Inoltre, apre una nuova strada alla biologia cellulare che collega diversi elementi fondamentali delle cellule viventi. Un'ulteriore comprensione di questo processo aiuterà sia nella biologia cellulare che nello sviluppo delle nanotecnologie".

Lo studio ha rivelato le seguenti proprietà uniche:

• l'assorbimento da parte degli astanti consente solo alle cellule di inghiottire materiali di dimensioni nanometriche, ma non altre sostanze che circondano le cellule (es. fluidi);
• l'attività di questo assorbimento da parte degli astanti è stimolata dall'esistenza di uno dei 20 amminoacidi naturali, cisteina, che circondano le cellule.

Questi fenomeni sono stati convalidati con un'ampia varietà di cellule, nanoparticelle (dette anche nanomateriali), e in varie condizioni fisiologiche.

I risultati dello studio includevano:

• co-somministrazione con TAT-NP, una fusione di peptidi e nanomateriali, consente alle cellule di inghiottire materiali di dimensioni nanometriche in modo passante;
• questo assorbimento da parte degli astanti è specifico del nanomateriale, ma non altre sostanze che circondano le cellule;
• la cisteina nel mezzo di coltura cellulare stimola notevolmente l'attività di questo assorbimento da parte degli astanti.