Giugno 3, 2020
Gli scienziati hanno cercato di sviluppare globuli rossi sintetici che imitano le proprietà favorevoli di quelle naturali, come flessibilità, trasporto dell’ossigeno e lunghi tempi di circolazione. Ma finora, la maggior parte dei globuli rossi artificiali ha avuto una o poche caratteristiche chiave, ma non tutte, delle versioni naturali. Ora, i ricercatori che hanno riferito in ACS Nano hanno prodotto globuli rossi sintetici che hanno tutte le capacità naturali delle cellule, oltre ad alcune nuove capacità.
I globuli rossi assorbono ossigeno dai polmoni e lo distribuiscono ai tessuti del corpo. Queste cellule a forma di disco contengono milioni di molecole di emoglobina, una proteina contenente ferro che lega l’ossigeno. I globuli rossi sono altamente flessibili, il che consente loro di spremere attraverso piccoli capillari e poi di tornare alla loro forma precedente. Le cellule contengono anche proteine sulla loro superficie che consentono loro di circolare a lungo nei vasi sanguigni senza essere divorate dalle cellule immunitarie. Wei Zhu, C. Jeffrey Brinker e colleghi volevano realizzare globuli rossi artificiali con proprietà simili a quelle naturali, ma che potevano anche svolgere nuovi lavori come la consegna di farmaci terapeutici, il targeting magnetico e il rilevamento di tossine.
I ricercatori hanno realizzato le cellule sintetiche rivestendo per primo i globuli rossi donati con un sottile strato di silice. Hanno stratificato i polimeri caricati positivamente e negativamente sui globuli rossi di silice, quindi hanno rimosso la silice, producendo repliche flessibili. Infine, il team ha rivestito la superficie delle repliche con membrane RBC naturali. Le cellule artificiali erano simili per dimensioni, forma, carica e proteine superficiali alle cellule naturali e potevano spremere attraverso i capillari modello senza perdere la loro forma. Nei topi, i GR sintetici sono durati per più di 48 ore, senza tossicità osservabile. I ricercatori hanno caricato le cellule artificiali con emoglobina, con un farmaco antitumorale, un sensore di tossina o nanoparticelle magnetiche per dimostrare che potevano trasportare carichi. Il team ha anche dimostrato che i nuovi globuli rossi potrebbero agire come esche per una tossina batterica. Studi futuri esploreranno il potenziale delle cellule artificiali nelle applicazioni mediche, come la terapia del cancro e il biosensing delle tossine, affermano i ricercatori.
Gli autori riconoscono il finanziamento dell’ Air Force Office of Scientific Research, the Laboratory Directed Research & Development Program at Sandia National Laboratories, the Department of Energy Office of Science, the National Institutes of Health and the National Natural Science Foundation of China.
Fonte:
Materiale fornito dalla American Chemical Society.
Riferimenti:
- Jimin Guo, Jacob Ongudi Agola, Rita Serda, Stefan Franco, Qi Lei, Lu Wang, Joshua Minster, Jonas G. Croissant, Kimberly S. Butler, Wei Zhu, C. Jeffrey Brinker. Biomimetic Rebuilding of Multifunctional Red Blood Cells: Modular Design Using Functional Components. ACS Nano, 2020; DOI: 10.1021 / acsnano.9b08714
American Chemical Society. “Synthetic red blood cells mimic natural ones, and have new abilities.” ScienceDaily. ScienceDaily, 3 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200603122955.htm>.