Un team guidato da scienziati della Penn State ha sviluppato un nuovo metodo per generare i composti, chiamati polisolfuri, all'interno delle cellule, e il lavoro potrebbe potenzialmente portare a progressi nel trattamento delle ferite e nella riparazione dei tessuti.

I ricercatori hanno riportato il loro lavoro sulla rivista Advanced Healthcare Materials .

"I ricercatori hanno già lottato per fornire specie di zolfo adatte ai sistemi biologici, e noi abbiamo sviluppato un nuovo approccio in grado di farlo", ha affermato Urara Hasegawa, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali alla Penn State e autore corrispondente dello studio. "Il nostro lavoro offre un'opzione promettente per la somministrazione controllata di polisolfuri per applicazioni terapeutiche."

Solfuro di idrogeno (H₂ S), il gas responsabile dell'odore di uova marce nel gas naturale e nelle fogne, viene prodotto anche nel nostro corpo, dove sembra agire come mediatore di segnali, inviando messaggi alle cellule e aiutando a regolare i processi a livello cardiovascolare, nervoso e immunitario. sistemi.

Tuttavia, secondo i ricercatori, studi recenti hanno suggerito che l'H₂ S potrebbe non essere effettivamente il mediatore del segnale. Potrebbero invece essere polisolfuri, che vengono creati quando H₂ S si mescola con gli enzimi e l'ossigeno nelle cellule, hanno detto gli scienziati.

I ricercatori non sono stati in grado di confermare questa teoria, ha detto Hasegawa, perché i composti di polisolfuro sono intrinsecamente instabili e si decompongono facilmente.

"La ricerca attuale è piuttosto limitata perché noi, come comunità, non sappiamo come funzionano le specie di solfuri", ha detto Hasegawa, spiegando che l'incapacità di produrre un rilascio controllato e prolungato dei composti nei sistemi biologici ha ostacolato il progresso della biologia dei solfuri. ricerca. "Se vogliamo essere in grado di svolgere ricerca di base, è essenziale un sistema di distribuzione, ed è quello che abbiamo sviluppato qui."

Gli scienziati hanno creato un nuovo metodo per indurre l'H₂ Reazione di ossidazione S all'interno delle cellule utilizzando micelle polimeriche, che sono strutture nucleo-guscio autoassemblate di dimensioni nanometriche.

Queste strutture nucleo-guscio possono essere assorbite dalle cellule e proteggere ciò che c'è all'interno:in questo caso, la porfirina di manganese, un complesso metallico in grado di convertire H₂ S ai polisolfuri.

"Abbiamo realizzato questa nanostruttura che funziona come una sorta di nanocapsula", ha detto Hasegawa. "Questa nanocapsula può proteggere il complesso porfirinico dall'ambiente cellulare e ci permette di catalizzare l'ossidazione dell'H₂ S alle specie polisolfuri e di farlo all'interno di una cellula."

Gli scienziati hanno testato l'approccio nelle cellule endoteliali della vena ombelicale umana, un sistema modello comune che utilizza le cellule che rivestono la vena del cordone ombelicale. Hanno scoperto che trattando le cellule con la combinazione di un H₂ La molecola donatrice S e le micelle polimeriche di porfirina di manganese hanno indotto la formazione di tubi di cellule endoteliali, o strutture simili a capillari che rivestono i vasi sanguigni. Aggiunta dell'H₂ La molecola donatrice S da sola ha indotto solo la formazione di tubi deboli.

"Nel processo di angiogenesi, o formazione di nuovi vasi sanguigni, è noto che le cellule endoteliali si trasformano da una forma poligonale a una forma allungata", ha detto Hasegawa, sottolineando che la letteratura scientifica indica anche che l'angiogenesi può indurre la proliferazione e la migrazione delle cellule endoteliali. "Le cellule devono allinearsi e rimodellarsi per formare lo strato più interno del vaso sanguigno che funge da barriera per confinare il sangue all'interno del vaso."

I risultati indicano che la conversione di H₂ L'S dei polisolfuri è necessario per stimolare la formazione del tubo delle cellule endoteliali. La somministrazione di polisolfuri come trattamento potrebbe avere implicazioni nel trattamento delle ferite e nella riparazione dei tessuti, hanno affermato gli scienziati.

"Siamo molto interessati all'ingegneria dei tessuti o alla rigenerazione dei tessuti", ha affermato Hasegawa. "Il nostro lavoro dimostra che se applichiamo queste specie di solfuri, sembra che possiamo stimolare l'angiogenesi."

Hasegawa ha affermato che il team sta continuando la ricerca per comprendere i meccanismi della bioattività dei polisolfuri. Il lavoro futuro potrebbe anche comportare l'esplorazione di applicazioni terapeutiche per le micelle.