(PhysOrg.com) - Grupos de calentados, las nanopartículas magnéticas dirigidas a las membranas celulares pueden controlar de forma remota los canales iónicos, neuronas e incluso comportamiento animal, según un artículo publicado por físicos de la Universidad de Buffalo en Nature Nanotechnology.

La investigación podría tener una amplia aplicación, potencialmente resultando en tratamientos innovadores contra el cáncer que manipulan de forma remota proteínas o células seleccionadas en tejidos específicos, o terapias mejoradas para la diabetes que estimulan de forma remota las células pancreáticas para que liberen insulina.

El trabajo también podría aplicarse al desarrollo de nuevas terapias para algunos trastornos neurológicos, que resultan de una neuroestimulación insuficiente.

"Al desarrollar un método que nos permite utilizar campos magnéticos para estimular las células tanto in vitro como in vivo, esta investigación nos ayudará a desentrañar las redes de señalización que controlan el comportamiento animal, "dice Arnd Pralle, Doctor, profesor ayudante de física en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB y autor principal / corresponsal del artículo.

Los investigadores de la UB demostraron que su método podría abrir canales de iones de calcio, activar neuronas en cultivo celular e incluso manipular los movimientos del pequeño nematodo, C. elegans.

"Apuntamos a las nanopartículas cerca de lo que es la 'boca' de los gusanos, llamado el anfido, "explica Pralle." Puedes ver en el video que los gusanos se arrastran; una vez que activamos el campo magnético, que calienta las nanopartículas a 34 grados Celsius, la mayoría de los gusanos invierten el curso. Podríamos usar este método para hacerlos ir y venir. Ahora tenemos que averiguar qué otros comportamientos se pueden controlar de esta manera ".

Los gusanos invirtieron su curso una vez que su temperatura alcanzó los 34 grados centígrados, Pralle dice:el mismo umbral que en la naturaleza provoca una respuesta de evitación. Eso es evidencia él dice, que el enfoque podría adaptarse a los estudios en animales completos sobre nuevos productos farmacéuticos innovadores.

El método desarrollado por el equipo de la UB consiste en calentar nanopartículas en una membrana celular exponiéndolas a un campo magnético de radiofrecuencia; el calor da como resultado la estimulación de la célula.

"Hemos desarrollado una herramienta para calentar nanopartículas y luego medir su temperatura, "dice Pralle, señalando que no se sabe mucho sobre la conducción de calor en los tejidos a nanoescala.

"Nuestro método es importante porque nos permite calentar solo la membrana celular. No queríamos matar la célula, ", dijo." Mientras la membrana exterior de la célula se calienta, no hay cambio de temperatura en la celda ".

Midiendo solo seis nanómetros, las partículas pueden difundirse fácilmente entre las células. El campo magnético es comparable al que se emplea en la formación de imágenes por resonancia magnética. Y la capacidad del método para activar células de manera uniforme en un área grande indica que también será factible usarlo en aplicaciones de cuerpo entero in vivo. los científicos informan.

En el mismo papel Los científicos de la UB también informan sobre el desarrollo de una sonda fluorescente para medir que las nanopartículas se calentaron a 34 grados centígrados.

"La intensidad de la fluorescencia indica el cambio de temperatura, "dice Pralle, "Es una especie de termómetro a nanoescala y podría permitir a los científicos medir más fácilmente los cambios de temperatura a nanoescala".

Pralle y sus coautores están activos en el Reconocimiento Molecular en Sistemas Biológicos y Bioinformática y las fortalezas estratégicas de Sistemas Integrados de Nanoestructura, identificados por el proceso de planificación estratégica de la UB 2020.