Les scientifiques du département de génie biomédical de la Texas A&M University développent de nouvelles façons de faire progresser le domaine de la médecine régénérative et du traitement du cancer. Ils développent une nanofeuille 2D qui est 1, 000 fois plus petit qu'une mèche de cheveux.

Dr Akhilesh Gaharwar, professeur agrégé, a développé une nouvelle classe de nanofeuillets 2D appelés bisulfure de molybdène qui peuvent adsorber la lumière proche infrarouge (NIR) et modifier le comportement des cellules. Ces nanofeuillets sont une classe émergente de matériaux qui ont montré des propriétés physiques et chimiques distinctes en raison de leur forme et de leur taille uniques. Récemment, certaines nanofeuillets ont été explorées pour des applications biomédicales en raison de leur capacité de réponse à la lumière. Malgré un fort potentiel, La recherche de Gaharwar entre dans un nouveau territoire, car peu d'études ont étudié leur compatibilité cellulaire et aucune n'a exploré leur capacité à moduler les fonctions cellulaires à l'aide de la lumière.

Pour explorer la possibilité de contrôler la réponse cellulaire via la lumière, Le groupe de recherche de Gaharwar a synthétisé une nanofeuille atomiquement mince qui peut adsorber la lumière NIR et la convertir en chaleur. La lumière NIR peut pénétrer profondément à l'intérieur du tissu par rapport à d'autres types de lumière, y compris la lumière ultraviolette et visible, et peut être utilisé pour stimuler les mécanismes naturels de réparation biologique dans les tissus profonds.

En raison de la surface élevée des nanofeuilles, ils peuvent se coller à la membrane externe des cellules et transmettre un signal cellulaire au noyau, contrôlant ainsi leur comportement. Certaines des nanofeuillets sont également mangées par les cellules et peuvent influencer les fonctions cellulaires de l'intérieur.

« Les biomatériaux sensibles à la lumière ont un fort potentiel pour développer la prochaine génération de produits non invasifs, dispositifs médicaux précis et contrôlables pour une gamme d'applications biomédicales, y compris l'administration de médicaments, thérapie contre le cancer, médecine régénérative et impression 3D, " a déclaré Gaharwar.

Ses recherches ont récemment été publiées dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences .

En collaboration avec le Dr Irtisha Singh, professeur adjoint au département de médecine moléculaire et cellulaire du Texas A&M Health Science Center, L'équipe de Gaharwar a utilisé une technique de séquençage de nouvelle génération pour déchiffrer l'effet de la lumière et/ou des nanofeuillets sur la régulation génique des cellules. Imaginez une cellule comme une toile vierge, et la régulation des gènes en tant que peinture qui transforme la toile en quelque chose d'unique ou d'intéressant. Pour les cellules souches, cela signifierait déterminer quel type de cellule ils seront, comme les muscles, OS, etc. Légères agitations dans l'expression des gènes, soit de la lumière soit de ces nanofeuillets, peut affecter de manière significative les fonctions de ces cellules telles que le mouvement, reproduction et expression.

Les profils globaux d'expression génique des cellules révèlent que la stimulation lumineuse de la nanofeuillet peut avoir une influence significative sur la migration cellulaire et la cicatrisation des plaies. Ils ont démontré que les cellules cancéreuses traitées avec un nanofeuillet et de la lumière ne sont pas capables de se déplacer librement, ce qui est une bonne nouvelle. Ceci est important car le cancer se propage dans le corps en se déplaçant d'un tissu à un autre. La combinaison de la nanofeuille et de la lumière peut fournir de nouvelles approches pour contrôler et réguler la migration et les fonctions cellulaires.

L'équipe a découvert que les nanofeuillets se lient à un récepteur de surface cellulaire appelé intégrine, une simple protéine avec un sucre attaché. Ces protéines d'intégrine sont importantes dans le fonctionnement normal des cellules en fournissant des informations aux cellules sur leur environnement. Si ces protéines sont recouvertes de nanofeuillets, ils ne peuvent pas dire aux cellules de se déplacer, arrêter efficacement les cellules pour une durée indéterminée.