Des chercheurs de l'Académie des sciences de Russie ont développé une nouvelle méthode de synthèse de nanoparticules en forme d'étoile basée sur l'irradiation laser. Un large éventail de conditions personnalisables offre la possibilité de créer un environnement confortable pour diverses substances à administrer à différents types de cellules. Les résultats sont publiés dans Journal de biophotonique . La recherche a été soutenue par la Fondation scientifique russe (RNF).

Les systèmes d'administration intracellulaire sont d'une grande importance pour la recherche biomédicale clinique et en laboratoire. Les dernières techniques à base d'agents viraux, l'exposition chimique et les microinjections visent à atteindre une efficacité maximale tout en assurant une viabilité cellulaire élevée. Cependant, aucun des procédés actuellement connus ne satisfait pleinement à des exigences telles que la compatibilité avec divers types de cellules et objets livrés, toxicité minimale, efficacité maximale, relative bon marché et simplicité d'exécution.

Les auteurs de la nouvelle étude ont développé une nouvelle méthode d'administration utilisant des nano-étoiles d'or :des nanoparticules en forme d'étoile avec des pointes acérées. Les chercheurs les ont obtenus en réduisant les ions d'or sur des embryons sphériques du même métal. Après cela, les nano-étoiles ont été déposées sous forme de couches simples sur la surface en plastique et recouvertes de cellules. L'irradiation laser a provoqué le déplacement d'ondes électromagnétiques sur la surface des nanoparticules, transportant ainsi des substances dans la cellule.

Les scientifiques ont utilisé pGFP (ADN circulaire avec un gène codant pour une protéine fluorescente) pour tester l'efficacité de la méthode développée. Ils visaient à introduire ces molécules dans des cellules HeLa :des lignées humaines de cancer du col de l'utérus. Cette combinaison de cellules modèles et de l'objet livré a été choisie en raison de l'utilisation fréquente des cellules HeLa dans les études cliniques et biochimiques, ainsi que des tests faciles puisque les cellules auxquelles pGFP a été administré avec succès brillent. L'efficacité de la méthode développée pour les cellules modèles s'est avérée supérieure à 95 %. La création de conditions favorables aux cellules a conduit à une survie presque absolue (environ 92 %), tandis qu'après l'administration de l'une des manières les plus populaires, à l'aide de l'agent chimique TurboFect, environ 75 % des cellules ont survécu.

La méthode développée est plus simple et moins chère que les systèmes commerciaux traditionnels pour la livraison de molécules dans la cellule. Les avantages peuvent également inclure l'absence de contact direct des substances cibles et des cellules avec des nanoparticules, ce qui réduit la probabilité d'endommager les cellules et les substances délivrées / De plus, la surface hérissée des nano-étoiles crée des conditions confortables pour la croissance et l'adhésion cellulaires (attachement des cellules entre elles et à la surface). Cela rend la méthode applicable pour délivrer une large gamme de molécules à différentes cellules.

« Nous avons développé et optimisé une nouvelle plate-forme pour créer des pores dans les cellules à base de monocouches de nano-étoiles d'or en utilisant un rayonnement laser continu. En utilisant cette méthode, il est possible de produire une délivrance intracellulaire très efficace de diverses substances dans des conditions délicates. Nous supposons que les méthodes utilisant de telles nanoparticules peuvent être une alternative aux technologies existantes d'administration intracellulaire de biomolécules à utiliser en thérapie génique, application ciblée de médicaments, obtenir des cultures cellulaires modifiées et d'autres recherches biomédicales, " explique Timofey Pylaev, l'un des auteurs de l'étude de l'Académie des sciences de Russie.