Los científicos del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Texas A&M están desarrollando nuevas formas de avanzar en el campo de la medicina regenerativa y el tratamiento del cáncer. Están desarrollando una nanohoja 2-D que es 1, 000 veces más pequeño que un mechón de cabello.

Dr. Akhilesh Gaharwar, profesor adjunto, ha desarrollado una nueva clase de nanohojas 2-D llamadas disulfuro de molibdeno que pueden adsorber la luz del infrarrojo cercano (NIR) y modificar el comportamiento de las células. Estas nanohojas son una clase emergente de materiales que han mostrado distintas propiedades físicas y químicas debido a su forma y tamaño únicos. Recientemente, Algunas nanohojas se han explorado para aplicaciones biomédicas debido a su capacidad de respuesta a la luz. A pesar de su gran potencial, La investigación de Gaharwar está entrando en un nuevo territorio, ya que pocos estudios han investigado su compatibilidad celular y ninguno ha explorado su capacidad para modular las funciones celulares utilizando la luz.

Para explorar la posibilidad de controlar la respuesta celular a través de la luz, El grupo de investigación de Gaharwar ha sintetizado una nanocapa atómicamente delgada que puede adsorber la luz NIR y convertirla en calor. La luz NIR puede penetrar profundamente en el interior del tejido en comparación con otros tipos de luz, incluyendo luz ultravioleta y visible, y se puede utilizar para estimular los mecanismos de reparación biológica natural en tejidos profundos.

Debido a la gran superficie de las nanohojas, Pueden adherirse a la membrana externa de las células y transmitir una señal celular al núcleo. controlando así su comportamiento. Algunas de las nanohojas también son consumidas por las células y pueden influir en las funciones celulares desde el interior.

"Los biomateriales sensibles a la luz tienen un gran potencial para desarrollar la próxima generación de productos no invasivos, dispositivos médicos precisos y controlables para una amplia gama de aplicaciones biomédicas, incluida la administración de fármacos, terapia contra el cáncer, medicina regenerativa e impresión 3-D, "Dijo Gaharwar.

Su investigación apareció recientemente en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

En colaboración con la Dra. Irtisha Singh, profesor asistente en el Departamento de Medicina Molecular y Celular del Centro de Ciencias de la Salud de Texas A&M, El equipo de Gaharwar utilizó una técnica de secuenciación de próxima generación para descifrar el efecto de la luz y / o nanohojas en la regulación genética de las células. Imagina una celda como un lienzo en blanco, y la regulación genética como la pintura que convierte el lienzo en algo único o interesante. Para las células madre, eso significaría determinar qué tipo de celda serán, como el músculo, hueso, etc. Ligeras agitaciones en la expresión génica, ya sea de la luz o de estas nanohojas, puede afectar significativamente las funciones de estas células, como el movimiento, reproducción y expresión.

Los perfiles de expresión génica global de las células revelan que la estimulación lumínica de la nanocapa puede tener una influencia significativa en la migración celular y la cicatrización de heridas. Demostraron que las células cancerosas tratadas con una nanohoja y luz no pueden moverse libremente, que es una buena noticia. Esto es importante ya que el cáncer se disemina en el cuerpo al moverse de un tejido a otro. La combinación de la nanocapa y la luz puede proporcionar nuevos enfoques para controlar y regular la migración y las funciones celulares.

El equipo descubrió que las nanohojas se unen a un receptor de la superficie celular conocido como integrina, una proteína simple con un azúcar adjunto. Estas proteínas de integrina son importantes para el funcionamiento normal de las células al proporcionar información a las células sobre su entorno. Si estas proteínas están cubiertas por nanohojas, no pueden decirle a las células que se muevan, deteniendo efectivamente las células por tiempo indefinido.