研究证明星形硅纳米芯片可导致癌细胞内的“机械故障” 2022-05-10 

  

据外媒报道,纳米医学领域正在迅速发展,近年来开辟了各种令人兴奋的可能性,科学家们展示了如何利用微小的颗粒来输送药物、抗击炎症和预防心脏病发作等。一项新研究证明了它们如何能够被用作细胞内的一种“机械”药物,以损害其功能并导致其消亡,这可以被用来针对癌细胞,同时使健康细胞不受伤害。
  这一发现是西班牙国家研究委员会的科学家们的杰作,他们着手更进一步研究机械线索,以便能够决定单个细胞的命运。赋予细胞形状和结构的细胞骨架与膜结合形成了一个机械系统,当受到物理力量时,它可以改变细胞的功能。
  某些治疗方法,如化疗药物紫杉醇,被设计为针对和改变这种机械功能,并驱动细胞死亡。当涉及到支配某些细胞的功能时,对这些微妙系统的更好理解可能会开辟更多的可能性,并导致从内部摧毁癌细胞的有针对性和高度有效的疗法。
  为了探索这些可能性,研究人员设计了一种硅纳米芯片,以便在一种叫做有丝分裂的细胞分裂过程中破坏细胞力学的稳定性。
  项目协调员José Antonio Plaza解释说:“这些设备可以在微米和纳米的尺度上对其形状和尺寸进行高度控制。具体来说,制造的设备是星形的,直径为22微米,厚度为50至500纳米。它们由硅制成,其星形的几何形状类似于纳米纤维的网状结构。”
  在实验室中研究宫颈癌细胞时,科学家们将它们与星形芯片一起“孵化”,发现它们以很高的速度被纳入细胞,通常是通过抓住星形的近端臂。大约90%的内化设备的细胞显示出细胞周期改变的特征,大约一半的细胞分裂发生延迟或受阻。该团队在他们的论文中写道:“这表明细胞死亡是星形装置内化的直接后果,更经常的是随后的MACC(机械性改变的细胞周期)。”
  “通过机械障碍物阻止细胞分裂或减慢其速度可以导致细胞死亡,并可能成为未来医疗的关键,”研究作者Teresa Suárez说,“我们的研究表明,这些工具可以成为研究不同疾病(如癌症)的一个创新起点。”
  通过对不同厚度、形状、尺寸和硬度的芯片进行实验,该团队还能够展示设计的调整如何带来不同的结果。例如,形状为较大圆盘的芯片不那么容易被细胞吸收,但当它们进入细胞时,会深刻地改变细胞周期并诱发高比例细胞的死亡。通过这种方式,这些微小的芯片不仅可以作为对抗癌症和疾病的潜在“武器”,而且可以作为研究细胞力学的新平台。
  研究作者María Isabel Arjona补充说:“具有制造数百万个尺寸和形状严格精确的硅芯片的能力,将允许我们设计新的工具,促进从创新的角度探索细胞力学,以及促进对细胞内过程的认识。” (辛文