Nanometers zijn een miljardste van een meter, een metriek die doorgaans wordt gebruikt om moleculen en wetenschappelijke bouwstenen te meten die niet zichtbaar zijn voor het menselijk oog. Materialen met een diameter van tientallen en/of enkele honderden nanometers hebben unieke eigenschappen, en zijn dus op grote schaal gebruikt bij het diagnosticeren en behandelen van verschillende menselijke ziekten. Een grote uitdaging om deze materialen van nanoformaat te gebruiken, is hoe ze in cellen kunnen worden afgeleverd en hun actielocaties kunnen bereiken.

Traditionele methoden omvatten het koppelen ervan aan korte fragmenten van eiwitten die peptiden worden genoemd, die structurele componenten zijn van cellen en weefsels, hormonen, toxines, antibiotica en enzymen. Deze peptiden, door interactie met cellen, nanomateriaal in cellen zal leiden. De impact van deze interacties op andere cellulaire activiteiten blijft slecht begrepen, plus deze peptidekoppeling introduceert extra complexiteit bij de productie van nanomaterialen, en kunnen ook hun functionaliteit wijzigen.

In een studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie , Onderzoekers van de Universiteit van Minnesota ontdekten een nieuw cellulair proces dat nanomateriaal kan opslokken zonder directe peptide-functionalisatie, en de activiteit ervan wordt gereguleerd door cysteïne dat de cellen omringt. Het onderzoeksteam noemde dit cellulaire proces van het opslokken van omstanders NP's als 'opname door omstanders'.

"Door simpelweg twee soorten materiaal van nanoformaat te mengen, ontdekken we een nieuw cellulair proces dat een gemakkelijke oplossing biedt voor het binnendringen van nanomateriaal in cellen, " zei Hongbo Pang, Corresponderende auteur, een assistent-professor in het College of Pharmacy en een lid van het Masonic Cancer Center. "Bovendien, het opent een nieuwe weg in de celbiologie die verschillende fundamentele elementen van levende cellen met elkaar verbindt. Verder begrip van dit proces zal helpen bij de ontwikkeling van zowel celbiologie als nanotechnologie."

Het onderzoek bracht de volgende unieke eigenschappen aan het licht:

• de opname door omstanders laat de cellen alleen materialen van nanoformaat opslokken, maar geen andere stoffen die de cellen omringen (bijv. vloeistoffen);
• de activiteit van deze opname door omstanders wordt gestimuleerd door het bestaan ​​van een van de 20 natuurlijke aminozuren, cysteïne, de cellen omringen.

Deze verschijnselen zijn gevalideerd met een grote verscheidenheid aan cellen, nanodeeltjes (ook bekend als nanomaterialen), en onder verschillende fysiologische omstandigheden.

De onderzoeksresultaten omvatten:

• gelijktijdige toediening met TAT-NP, een fusie van peptiden en nanomaterialen, stelt cellen in staat materialen van nanogrootte op te slokken op een manier van omstanders;
• deze opname door omstanders is specifiek voor nanomateriaal, maar geen andere stoffen die de cellen omringen;
• cysteïne in het celkweekmedium stimuleert in hoge mate de activiteit van deze opname door omstanders.