Una vesícula extracelular, una nanopartícula liberada por las células, puede usar movimientos espasmódicos similares a los de un automóvil entrando y saliendo del tráfico para navegar por el entorno lleno de obstáculos fuera de las células. según nuevos descubrimientos realizados por investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago.

Sus hallazgos, publicado en Nanotecnología de la naturaleza , son un primer paso clave para utilizar de manera eficiente las vesículas extracelulares, o vehículos eléctricos, como terapéutica dirigida a las enfermedades, como lesiones pulmonares y cáncer.

"Aunque los vehículos eléctricos se descubrieron hace más de 30 años, muchos creían que los vehículos eléctricos eran basura celular que estaba atrapada en la matriz extracelular, "dijo el autor principal Jae-Won Shin, Profesor asistente de farmacología y bioingeniería de la UIC en la Facultad de Medicina. "En los últimos 10 años, el campo ha aprendido que los vehículos eléctricos no son basura. Desempeñan un papel fundamental en el envío de señales para la comunicación a larga distancia entre células ".

La matriz extracelular es una red similar a un gel de cadenas de proteínas compactadas y azúcares que rodea las células. Para comprender cómo miles de millones de vehículos eléctricos navegan por la matriz, El laboratorio de Shin utilizó imágenes mejoradas, tecnologías de captura de movimiento y etiquetado de vesículas que no estaban disponibles hace décadas.

"Vimos que las brechas en la matriz eran más pequeñas que el tamaño de los vehículos eléctricos y pensamos que viajar sería difícil, "Dijo Shin." Fue una sorpresa cuando observamos que los vehículos eléctricos viajaban mucho más fácilmente de lo que pensábamos en ciertas condiciones ".

Los investigadores utilizaron una matriz artificial, llamado hidrogel, para estudiar si su estructura jugó un papel en la navegación EV. Personalizan la rigidez del hidrogel y lo bien que se puede relajar el hidrogel después de ser estresado por un objeto para hacer que el hidrogel se parezca más o menos a la matriz del cuerpo.

"Los vehículos eléctricos se atascaron cuando el hidrogel no pudo relajarse con el tiempo, como goma, "dijo Stephen Lenzini, primer autor y estudiante de posgrado de la UIC en la Facultad de Ingeniería. "El hidrogel necesitaba tener una columna vertebral rígida para proporcionar algún tipo de estructura, pero después de un estrés también tuvo que relajarse lo suficiente como para reorganizarse con el tiempo, lo que permitió que los vehículos eléctricos se movieran. El hallazgo interesante fue que esta capacidad de movimiento que ocurrió para los vehículos eléctricos en algunos materiales no ocurrió para partículas sintéticas de tamaño similar ".

La misma membrana que usan los vehículos eléctricos para proteger su carga también fue esencial para su propia flexibilidad en espacios reducidos. Cuando la acuaporina-1, una proteína de membrana que permite que el agua entre y salga de los vehículos eléctricos, dejó de funcionar, los vehículos eléctricos se atascaron. La permeación del agua a través de la acuaporina-1 en la membrana fue esencial para que los vehículos eléctricos se deslizaran a través de los espacios de hidrogel.

"Este estudio ha abierto nuevas vías para estudiar la distribución de vehículos eléctricos y su contenido a través de los tejidos, "Dijo Lenzini.

Los hallazgos acercan al grupo de investigación de la UIC a la ingeniería de sistemas de entrega efectivos, según Shin.

"Hay una variedad de enfermedades que experimentan cambios sustanciales en su entorno. En la fibrosis y algunos cánceres, los tejidos y la matriz se vuelven más rígidos a medida que pasa el tiempo. En algunos cánceres, la distribución de vehículos eléctricos ha provocado la propagación de enfermedades, ", dijo." Entonces, comprender cómo se dispersan los vehículos eléctricos es fundamental para desarrollar estas terapias sin células y detener la progresión de la enfermedad ".