Τηλεκατευθυνόμενοι «νανοκινητήρες» μέσα σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα

Για πρώτη φορά επιστήμονες στις ΗΠΑ κατάφεραν να εισάγουν μέσα σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα μικροσκοπικούς συνθετικούς νανοκινητήρες, τους οποίους μάλιστα πέτυχαν να τους τηλεκατευθύνουν μέσω υπερηχητικών κυμάτων και μαγνητικών δυνάμεων.

Οι νανοκινητήρες, που έχουν σχήμα πυραύλου και στην ουσία είναι μεταλλικά σωματίδια, μπορούν να
κινούνται μέσα στα κύτταρα και να προσκρούουν εκ των έσω πάνω στην κυτταρική μεμβράνη. Η δυνατότητα αυτή μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους στην ιατρική στο μέλλον, βοηθώντας στη θεραπεία διαφόρων νόσων, όπως ο καρκίνος, μέσω επιλεκτικής καταστροφής των καρκινικών κυττάρων.

Οι ερευνητές, χημικοί και μηχανικοί, με επικεφαλής τον Τομ Μαλούκ, καθηγητή Χημείας των Υλικών του πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο διεθνούς κύρους περιοδικό χημείας “Angewandte Chemie International”, ανέφεραν ότι «καθώς οι νανοκινητήρες κινούνται ολόγυρα και πέφτουν πάνω στις διάφορες δομές του κυττάρου, τα ζωντανά κύτταρα εμφανίζουν εσωτερικές μηχανικές αντιδράσεις που κανείς ποτέ δεν έχει δει στο παρελθόν».

Όπως είπε ο Μαλούκ, «η νέα έρευνα δείχνει ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν νανοκινητήρες για να μελετηθεί η βιολογία του κυττάρου με νέους τρόπους. Πιθανώς θα μπορούσαμε στο μέλλον να χρησιμοποιήσουμε τέτοιους νανοκινητήρες για να θεραπεύσουμε τον καρκίνο και άλλες ασθένειες, ‘χειραγωγώντας’ μηχανικά τα κύτταρα εκ των έσω. Ακόμα, οι νανοκινητήρες θα μπορούσαν να πραγματοποιούν ενδοκυτταρική χειρουργική και να μεταφέρουν φάρμακα στους ζωντανούς ιστούς με μη επεμβατικό τρόπο».

Τέτοιες νανομηχανές αναπτύχθηκαν πριν από περίπου δέκα χρόνια. Μέχρι σήμερα οι νανοκινητήρες είχαν χρησιμοποιηθεί μόνο σε εργαστηριακές συνθήκες (in vitro) και όχι σε ζωντανά κύτταρα. Για τα νέα πειράματά τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, τα οποία «κατάπιαν» τους νανοκινητήρες και οι τελευταίοι, στη συνέχεια, άρχισαν να κινούνται πέρα-δώθε και να κάνουν άνω-κάτω το κύτταρο.

Η πρώτη γενιά νανοκινητήρων χρειαζόταν τοξικά χημικά καύσιμα για την κίνησή τους, πράγμα που καθιστούσε απαγορευτική την εισαγωγή και κίνησή τους μέσα σε βιολογικό υλικό, όπως τα κύτταρα. Το πρόβλημα αυτό ξεπεράστηκε πρόσφατα με την χρησιμοποίηση υπερηχητικών κυμάτων ως μέσου προώθησης των νανοκινητήρων, πράγμα που άνοιξε το δρόμο για την αξιοποίησή τους στο εσωτερικό των ζωντανών συστημάτων.

Πέρα από την χρήση υπερηχητικών κυμάτων, με τα οποία οι επιστήμονες μπορούν να ωθήσουν τον νανοκινητήρα να επιταχύνει ή να στρίψει, η τηλεκατεύθυνση γίνεται ακόμα πιο αποτελεσματικά με την πρόσθετη αξιοποίηση μαγνητικών δυνάμεων.

Ακόμη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι νανοκινητήρες είναι σε θέση να κινούνται αυτόνομα, δηλαδή ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο μέσα στο κύτταρο. Αυτή η δυνατότητα μπορεί να βοηθήσει σε μελλοντικές πρακτικές εφαρμογές, όπως στην επιλεκτική καταστροφή συγκεκριμένων κυττάρων.

«Αν θέλουμε αυτοί οι κινητήρες να καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα, είναι καλύτερα να μπορούν να κινούνται ανεξάρτητα. Δεν θα θέλαμε μια ολόκληρη μάζα από αυτές τις νανομηχανές να πηγαίνουν προς μια μόνο κατεύθυνση», δήλωσε ο Μαλούκ.

Οι ερευνητές ήδη ονειρεύονται ολόκληρα «ταξίδια», όπου στρατιές νανομηχανών θα τριγυρνάνε μέσα στο ανθρώπινο σώμα, επικοινωνώντας μεταξύ τους για να συντονίζουν τη δράση τους, εκτελώντας διάφορες εργασίες διάγνωσης και θεραπείας.

πηγή