Des images confocales haute résolution montrent les effets des forets moléculaires activés par la lumière sur les cellules à l'intérieur d'un ver. Avant l'activation, à gauche, les forets injectés restent sombres. A droite, après 15 minutes d'exposition à la lumière, les signaux fluorescents montrent des dommages étendus chez les nématodes transparents. Les exercices développés à l'Université Rice sont destinés à cibler les bactéries résistantes aux médicaments, le cancer et d'autres cellules pathogènes et les détruisent sans endommager les cellules saines adjacentes. Crédit :Thushara Galbadage/Université Biola
Les forets de la taille d'une molécule font les dégâts pour lesquels ils sont conçus. C'est une mauvaise nouvelle pour la maladie.
Les scientifiques de l'Université Rice, L'Université Biola et le Texas A&M Health Science Center ont confirmé que leurs moteurs moléculaires, rotors activés par la lumière qui tournent jusqu'à 3 millions de fois par seconde, peut cibler les cellules malades et les tuer en quelques minutes.
L'équipe dirigée par le biochimiste moléculaire de Biola Richard Gunasekera et le chimiste de Rice James Tour ont montré que leurs moteurs sont très efficaces pour détruire les cellules de trois organismes d'essai multicellulaires :les vers, plancton et souris.
Une étude publiée dans la revue ACS Applied Materials &Interfaces de l'American Chemical Society montre que les moteurs ont causé divers degrés de dommages aux tissus des trois espèces. La revue envisage de désigner l'article comme un choix des rédacteurs en libre accès de l'ACS.
L'objectif initial du projet était de cibler les bactéries résistantes aux médicaments, le cancer et d'autres cellules pathogènes et les détruisent sans endommager les cellules saines adjacentes. Tour a fait valoir que les cellules et les bactéries n'ont aucune défense possible contre une force de forage nanomécanique suffisamment puissante pour percer leurs parois.
Des images confocales haute résolution montrent les effets des forets moléculaires activés par la lumière sur les cellules à l'intérieur d'un ver. Avant l'activation, en haut, les forets injectés restent sombres. En bas, après 15 minutes d'exposition à la lumière, les signaux fluorescents montrent des dommages étendus chez les nématodes transparents. Les exercices développés à l'Université Rice sont destinés à cibler les bactéries résistantes aux médicaments, le cancer et d'autres cellules pathogènes et les détruisent sans endommager les cellules saines adjacentes. Crédit :Thushara Galbadage/Université Biola
"Maintenant, il a été porté à un tout nouveau niveau, " Dit Tour. " Le travail ici montre que des organismes entiers, comme les petits vers et les puces d'eau, peuvent être tués par les nanomachines qui les perforent. Ce n'est pas seulement la mort unicellulaire, mais tout l'organisme, avec la mort cellulaire par millions.
"Ils peuvent également être utilisés pour percer la peau, suggérant ainsi une utilité dans le traitement de choses comme le pré-mélanome, " il a dit.
Les chercheurs ont constaté des effets différents dans chacun des trois modèles. Dans le ver, C. elegans , les moteurs rapides ont provoqué une dépigmentation rapide, car les moteurs ont d'abord causé une perturbation nanomécanique des cellules et des tissus. Dans le plancton, Daphnie, les moteurs ont d'abord démembré les membres extérieurs. Dans les deux cas, après quelques jours, la plupart ou tous les organismes sont morts.
Pour les modèles de souris, les chercheurs ont appliqué les nanomachines dans une solution topique sur la peau. L'activation des moteurs rapides a provoqué des lésions et des ulcérations, démontrant leur capacité à fonctionner chez des animaux plus gros.
Daphnie, une espèce de plancton, ont été exposés à des machines moléculaires développées à l'Université Rice lors d'expériences en laboratoire pour déterminer les effets des forets microscopiques sur les tissus. A gauche se trouve un plancton sain avec tous ses appendices. A droite, la daphnie n'a que deux de ses appendices après 10 minutes d'exposition à des nanomachines activées par la lumière. Les exercices sont destinés à cibler les bactéries résistantes aux médicaments, le cancer et d'autres cellules pathogènes et les détruisent sans endommager les cellules saines adjacentes. Crédit :Alison Buck/Université Biola
"Le fait que la peau de la souris change en raison du" forage "par les nanomachines pourrait être l'un des aspects les plus intéressants de l'étude pour les scientifiques, " dit Gunasekera, membre adjoint du corps professoral et ancien scientifique invité à Rice et actuellement doyen associé et professeur de biochimie à Biola. Il est co-auteur principal de l'article avec Thushara Galbadage, professeur agrégé de santé publique à Biola.
« Cela pourrait signifier un traitement topique direct pour les affections cutanées telles que les mélanomes, eczéma et autres maladies de la peau, " a déclaré Gunasekera. " Cet article est important car c'est le premier test de nanomachines où nous avons prouvé son efficacité in vivo. Toutes les autres études réalisées jusqu'à présent ont été réalisées in vitro ."
Il a suggéré que les moteurs pourraient être utilisés pour le contrôle thérapeutique des parasites ainsi que le traitement local de maladies telles que le cancer de la peau.
