(PhysOrg.com) -- Grappes de les nanoparticules magnétiques ciblées sur les membranes cellulaires peuvent contrôler à distance les canaux ioniques, neurones et même comportement animal, selon un article publié par les physiciens de l'Université de Buffalo dans Nature Nanotechnology.

La recherche pourrait avoir une large application, potentiellement aboutir à des traitements anticancéreux innovants qui manipulent à distance des protéines ou des cellules sélectionnées dans des tissus spécifiques, ou des thérapies améliorées contre le diabète qui stimulent à distance les cellules pancréatiques à libérer de l'insuline.

Les travaux pourraient également être appliqués au développement de nouvelles thérapies pour certains troubles neurologiques, qui résultent d'une neuro-stimulation insuffisante.

"En développant une méthode qui nous permet d'utiliser des champs magnétiques pour stimuler les cellules à la fois in vitro et in vivo, cette recherche nous aidera à démêler les réseaux de signalisation qui contrôlent le comportement animal, " dit Arnd Pralle, Doctorat, professeur adjoint de physique à l'UB College of Arts and Sciences et auteur principal/correspondant de l'article.

Les chercheurs de l'UB ont démontré que leur méthode pouvait ouvrir des canaux ioniques calciques, activer les neurones en culture cellulaire et même manipuler les mouvements du minuscule nématode, C. elegans.

« Nous avons ciblé les nanoparticules près de ce qui est la « bouche » des vers, appelé l'amphide, " explique Pralle. " Vous pouvez voir dans la vidéo que les vers rampent; une fois que nous activons le champ magnétique, qui chauffe les nanoparticules à 34 degrés Celsius, la plupart des vers inversent le cours. Nous pourrions utiliser cette méthode pour les faire aller et venir. Maintenant, nous devons découvrir quels autres comportements peuvent être contrôlés de cette façon. »

Les vers ont inversé leur cours une fois que leur température a atteint 34 degrés Celsius, Pralle dit, le même seuil qui dans la nature provoque une réponse d'évitement. C'est une preuve, il dit, que l'approche pourrait être adaptée aux études sur des animaux entiers sur de nouveaux produits pharmaceutiques innovants.

La méthode développée par l'équipe de l'UB consiste à chauffer des nanoparticules dans une membrane cellulaire en les exposant à un champ magnétique radiofréquence; la chaleur a alors pour effet de stimuler la cellule.

« Nous avons développé un outil pour chauffer des nanoparticules puis mesurer leur température, " dit Pralle, notant que l'on ne sait pas grand-chose sur la conduction thermique dans les tissus à l'échelle nanométrique.

« Notre méthode est importante car elle nous permet de ne chauffer que la membrane cellulaire. Nous ne voulions pas tuer la cellule, " dit-il. " Pendant que la membrane à l'extérieur de la cellule se réchauffe, il n'y a pas de changement de température dans la cellule."

Mesurant seulement six nanomètres, les particules peuvent facilement diffuser entre les cellules. Le champ magnétique est comparable à ce qui est employé en imagerie par résonance magnétique. Et la capacité de la méthode à activer les cellules uniformément sur une grande surface indique qu'il sera également possible de l'utiliser dans des applications in vivo du corps entier, rapportent les scientifiques.

Dans le même journal, les scientifiques de l'UB rapportent également leur développement d'une sonde fluorescente pour mesurer que les nanoparticules ont été chauffées à 34 degrés Celsius.

"L'intensité de fluorescence indique le changement de température, " dit Pralle, "c'est une sorte de thermomètre à l'échelle nanométrique et pourrait permettre aux scientifiques de mesurer plus facilement les changements de température à l'échelle nanométrique."

Pralle et ses co-auteurs sont actifs dans les atouts stratégiques de la Reconnaissance Moléculaire dans les Systèmes Biologiques et la Bioinformatique et les Systèmes Intégrés de Nanostructure, identifiés par le processus de planification stratégique UB 2020.