Nanoroboții ghidează celulele stem pentru a deveni celule osoase prin presiune precisă
Într-o descoperire revoluționară, cercetătorii de la Universitatea Tehnică din München (TUM) au reușit, pentru prima dată, să utilizeze nanoroboți pentru a stimula celulele stem cu o precizie uimitoare, conducând astfel la transformarea acestora în celule osoase. Folosind o metodă inovatoare care aplică presiune externă asupra unor puncte specifice ale membranei celulare, acest studiu promite oportunități semnificative pentru tratamente mai rapide în viitor.
Nanoroboții, creați de profesorul Berna Özkale Edelmann, sunt compuși din tije de aur microscopice și lanțuri de plastic, cu milioane de astfel de roboți conținuți într-un gel de doar 60 de micrometri, alături de o mică cantitate de celule stem umane. Acești nanoroboți, care își obțin energia și controlul prin lumina laser, exercită presiune mecanică asupra celulelor, stimulându-le procesul de diferențiere.
„Aplicăm căldură localizată pentru a determina cu precizie forțele cu care nanoroboții apasă pe celule, activând astfel procesele biochimice din interiorul acestora”, afirmă profesorul Özkale Edelmann, expert în nanorobotică. Acest tip de stimulare mecanică induce modificări în canalele ionice ale celulelor și activează proteine esențiale pentru formarea osului.
Modelul de stres corect pentru celulele cartilaginoase și cardiace
Studiile au arătat că, dacă stimularea este efectuată cu un ritm corect și cu o forță adecvată (scăzută), celulele stem pot fi provocate să se dezvolte în celule osteoblastice în termen de trei zile, completând întregul proces în aproximativ trei săptămâni. Profesorul Özkale Edelmann subliniază că „modelul de stres corespunzător poate fi găsit și pentru celulele cartilaginoase și cele cardiace”, comparând acest proces cu antrenamentele la sală, unde celulele sunt „antrenate” pentru un anumit domeniu de aplicare.
Forțele mecanice facilitează transformarea în celule osoase
Grupul de cercetare produce celule osoase folosind celule stem mezodermale, care sunt cunoscute ca „celulele de reparare” ale organismului. Aceste celule au dimensiuni de aproximativ 10 până la 20 de micrometri și au capacitatea de a se dezvolta în celule osoase, cartilaginoase sau musculare. Provocarea constă în transformarea acestor celule în celule diferențiate, un proces complex ce a fost dificil de controlat până acum.
„Am dezvoltat o tehnologie care permite aplicarea unor forțe foarte precise asupra celulelor într-un mediu tridimensional”, explică profesorul Özkale Edelmann. Aceasta reprezintă un avans fără precedent în domeniu. Cercetătorii cred că această metodă ar putea fi extinsă și pentru produsele de cartilaj și celule cardiace din celulele stem umane.
Automatizarea proceselor de producție a celulelor
În final, pentru a răspunde cerințelor terapeutice, medicii vor avea nevoie de mult mai multe celule diferențiate—aproximativ un milion. „De aceea, următorul pas este automatizarea procesului nostru de producție pentru a putea produce mai multe celule, mai repede”, adaugă profesorul Özkale Edelmann.
Informațiile complete despre această cercetare pot fi găsite în publicațiile din Advanced Materials și Small Science, iar contribuția echipei de la Universitatea Tehnică din München va avea un impact semnificativ asupra direcției viitoare în medicina regenerativă.
