Onderzoekers van de North Carolina State University en Duke University hebben 'patches' op nanoschaal ontwikkeld die kunnen worden gebruikt om gerichte celreceptoren te sensibiliseren, waardoor ze beter reageren op signalen die de celactiviteit regelen. De bevinding is veelbelovend voor het bevorderen van genezing en het vergemakkelijken van weefselmanipulatieonderzoek.

Het onderzoek maakt gebruik van het feit dat cellen in een levend organisme kunnen communiceren via fysiek contact. specifiek, wanneer gerichte receptoren op het oppervlak van een cel worden geactiveerd, de cel ontvangt instructies om zijn gedrag op de een of andere manier te veranderen. Bijvoorbeeld, de instructies kunnen ervoor zorgen dat een stamcel differentieert tot een botcel of een kraakbeencel.

Deze receptoren reageren op specifieke liganden, of doelmoleculen. En die liganden moeten in bepaalde concentraties aanwezig zijn om de receptoren te activeren. Als er niet genoeg doelliganden zijn, de receptoren zullen niet reageren.

Nu hebben onderzoekers patches op nanoschaal ontwikkeld die zijn ingebed met kleine eiwitfragmenten die peptiden worden genoemd. Deze peptiden binden aan een specifieke celreceptor, waardoor het gevoeliger wordt voor zijn doelligand - wat betekent dat er minder ligandmoleculen nodig zijn om de receptor en de resulterende gedragsverandering te activeren.

"Deze studie toont aan dat ons concept kan werken, en er zijn tal van mogelijke toepassingen, " zegt Dr. Thom LaBean, een universitair hoofddocent materiaalkunde bij NC State en senior auteur van een paper waarin het werk wordt beschreven. "Bijvoorbeeld, als we de relevante peptiden identificeren, we zouden patches kunnen maken die cellen sensibiliseren om de groei van kraakbeen aan de ene kant van de patch en botgroei aan de andere kant te bevorderen. Dit kan worden gebruikt om genezing te versnellen of om weefselmanipulatie van biomedische implantaten mogelijk te maken."

"Wat hier belangrijk aan is, is dat het ons in staat stelt uiterst nauwkeurig te zijn in het controleren van celgedrag en genexpressie, " zegt Ronnie Pedersen, een doctoraat student aan Duke University en hoofdauteur van het artikel. "Door te controleren welke peptiden zich op de pleister bevinden, we kunnen de activiteit van de cel beïnvloeden. En door de plaatsing van de patch te manipuleren, we kunnen bepalen waar die activiteit plaatsvindt."

De patch zelf is gemaakt van DNA dat onderzoekers hebben geprogrammeerd om zelf te assembleren tot flexibele, tweedimensionale platen. De vellen zelf bevatten moleculen die biotine en streptavidine worden genoemd en die dienen om de peptiden vast te houden en te organiseren die worden gebruikt om celreceptoren te sensibiliseren.

"Deze peptiden kunnen binden aan celreceptoren en ze sensibiliseren, zonder de interactie tussen de receptoren en hun doelliganden te blokkeren, ", zegt Pedersen. "Daardoor werkt deze aanpak."