Uyuşturucu veya DNA gibi kargoları hücrelere dağıtma yeteneği, biyolojik araştırma ve hastalık terapisi için şarttır, ancak hücre zarları bölgelerini savunmak için çok iyidir. Araştırmacılar, hücre zarını kandırmak veya zorla açmak için çeşitli yöntemler geliştirmişlerdir ancak bu yöntemler, sunabileceği kargo türünde sınırlıdır ve özellikle verimli değildirler.
Uyuşturucu veya DNA gibi kargoları hücrelere dağıtma yeteneği, biyolojik araştırma ve hastalık terapisi için şarttır, ancak hücre zarları bölgelerini savunmak için çok iyidir. Araştırmacılar, hücre zarını kandırmak veya zorla açmak için çeşitli yöntemler geliştirmişlerdir ancak bu yöntemler, sunabileceği kargo türünde sınırlıdır ve özellikle verimli değildirler.
Şimdi, Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu (SEAS) araştırmacılar, yüksek verimlilik ve kalıcı hasar olmaksızın çeşitli molekülleri hücrelere dağıtmak için altın mikro yapıları kullanarak yeni bir yöntem geliştirdiler. Araştırma ACS Nano’da yayınlandı .
SEAS’deki Mazur Laboratuvarında doktoraya başvuran ve gazetenin ilk yazarı olan Nabiha Saklayen, “Büyük ve çeşitli kargoların hücrelere doğrudan etkili şekilde ulaştırılabilmesi biyomedikal araştırmaları dönüştürüyor” dedi. “Bununla birlikte, bir kerede yapmanız gereken her şeyi tek bir teslimat sistemi yapamaz. Hücre içi teslimat sistemleri, yüksek verimli, ölçeklenebilir ve düşük maliyetli olmalı, aynı zamanda çeşitli kargo taşımakta ve belli hücrelere dağıtabilmelidir. Hasar görmeden bir yüzeyde, gerçekten büyük bir zorluk. ”
Önceki araştırmalarda Saklayen ve işbirlikçileri, altın, piramit şeklinde mikro yapıların, lazer enerjisini elektromanyetik sıcak noktalara odaklamada çok iyi olduğunu göstermişti. Bu araştırmada ekip, bu küçük piramitlerin 10 milyon adedi ile yaklaşık çeyrek büyüklüğünde yüzeyler yapmak için şablon soyma adlı bir imalat yöntemi kullandı.
Mazur Laboratuarı’ndaki kağıt ve doktora yazısının ortak yazarı Marinna Madrid, “Bu üretim süreciyle ilgili en güzel şey, ne kadar basit olduğunu” söyledi. “Şablon soyma, silikon şablonları süresiz olarak yeniden kullanmanıza olanak tanır, her bir substratı yapmak için bir dakikadan az sürer ve her bir tabaka mükemmel şekilde üniform hale gelir, nanofabrikasyonda bu çok sık görülmez.”
Ekip doğrudan HeLa kanser hücrelerini piramitlerin üstünde kültüre aldı ve hücreleri moleküler kargo içeren bir solüsyonla çevreledi.
Nanosaniye lazer atımlarını kullanarak ekip, ipuçlarındaki sıcak noktalar yaklaşık 300 ° C’ye ulaşana kadar piramitleri ısıtıyordu. Bu lokalize ısıtma – hücreleri etkilemedi – kabarcıkların her piramidin ucunda oluşmasına neden oldu. Bu kabarcıklar yavaşça hücre zarının içine doğru itti, hücrede kısa gözenekler açıldı ve çevredeki moleküllerin hücrenin içine dağılmasına izin verildi.
“Gözeneklerini çok hızlı bir şekilde yaparsak, hücreler kendilerini iyileştirecek ve
Biz onları canlı tutabiliriz, sağlıklı ve birçok gün bölüyordu, “Saklayen dedi.
Her HeLa kanseri hücresi 50 piramidin tepesine oturdu, yani araştırmacılar her bir hücrede 50 kadar minik gözenek yapabiliyorlardı. Ekip, lazer parametrelerini kontrol ederek kabarcıkların boyutunu kontrol edebildi ve hücrenin hangi tarafına nüfuz edebileceğini kontrol edebildi.
Hücrenin içine gönderilen moleküller, proteinler ve antikorlar da dahil olmak üzere klinik olarak ilgili kargolarla aynı boyuttadır.
Daha sonra ekip kan hücreleri, kök hücreler ve T hücreleri de dahil olmak üzere farklı hücre tipleri üzerinde yöntemleri test etmeyi planlıyor. Klinik olarak, bu yöntem, sağlıksız hücrelerin vücuttan çıkarıldığı, ilaçlar veya DNA gibi kargo verildiği ve vücuda girdiği ex vivo terapilerde kullanılabilir.
Saklayen, “Bu çalışma gerçekten heyecan vericidir çünkü bu yöntemin birçok farklı hücre tipi ve kargosunda çalışmasına olanak tanımak için çok fazla parametre var” dedi. “Çok yönlü bir platform.”
Harvard Teknoloji Geliştirme Ofisi patent başvuruları yaptı ve ticaret fırsatı düşünüyor.
Balkanski Fizik ve Uygulamalı Fizik Profesörü ve kıdemli yazar olan Eric Mazur, “Fizik araçlarının diğer alanların ilerlemesine nasıl yardımcı olabileceğini görmek harika, özellikle de daha önce tedavi edilmesi zor hastalıklar için yeni terapileri mümkün kılar” dedi.
Bu araştırma Ulusal Bilim Vakfı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü tarafından desteklendi. Marinus Huber, Marinna Madrid, Valeria Nuzzo, Daryl Inna Vulis, Weilu Shen, Jeffery Nelson, Arthur McClelland ve Alexander Heisterkamp tarafından ortak yazılmıştır.
Kaynak:
Harvard Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Yüksekokulu