La creciente conciencia de los efectos biológicos y la toxicidad de los nanomateriales que interactúan con las células pone de relieve los mecanismos por los que los nanomateriales pueden atravesar las membranas lipídicas. Aparte de la endocitosis dependiente de energía bien discutida para objetos grandes y la difusión pasiva a través de membranas por moléculas de soluto, existen otros mecanismos de transporte basados ​​en principios físicos. Un equipo de física teórica de la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona, dirigido por el Dr. Vladimir Baulin, diseñó un proyecto de investigación para investigar la interacción entre nanotubos y membranas lipídicas. En simulaciones por computadora, los investigadores estudiaron lo que ellos llaman una "bicapa modelo" compuesta por un solo tipo de lípido. Según sus cálculos, el equipo observó que un nanotubo ultracorto (10 nm de longitud) puede insertarse perpendicularmente al núcleo de la bicapa lipídica.

Observaron que estos nanotubos quedan atrapados en la membrana celular, como es comúnmente aceptado por la comunidad científica. Pero cuando estiraron su membrana celular modelo, Los nanotubos que estaban atrapados en la bicapa de repente comenzaron a escapar por ambos lados. Esto significa que es posible controlar el transporte de un nanomaterial a través de una membrana celular ajustando la tensión de la membrana.

El Dr. Baulin se puso en contacto con el Dr. Jean-Baptiste Fleury de la Universidad de Saarland (Alemania) para confirmar este mecanismo y estudiar experimentalmente este fenómeno de transporte mediado por tensión. El Dr. Fleury y su equipo diseñaron un experimento de microfluidos con una bicapa de fosfolípidos bien controlada, un modelo experimental para membranas celulares, y se añadieron nanotubos de carbono ultrapequeños (10 nm de longitud) en solución. Los nanotubos tenían una monocapa lipídica adsorbida que garantiza su dispersión estable y evita su agrupamiento. Usando una combinación de microscopía óptica fluorescente y mediciones electrofisiológicas, el equipo podría seguir un nanotubo individual cruzando una bicapa y desentrañar su camino a nivel molecular. Y como predijeron las simulaciones, observaron que los nanotubos entraban en la bicapa disolviendo su capa lipídica en la membrana artificial. Cuando se aplicó una tensión de 4 mN / m a la bicapa, nanotubos escaparon espontáneamente de la bicapa en pocos milisegundos, mientras que a tensiones más bajas los nanotubos quedan atrapados dentro de la membrana.

Este descubrimiento de la translocación de diminutos nanotubos a través de barreras que protegen las células, es decir, bicapas lipídicas, puede plantear preocupaciones sobre la seguridad de los nanomateriales para la salud pública, y sugerir nuevos mecanismos mecánicos para controlar la administración del fármaco.