Fire moleculare cu segmente de sarcină electrică stimulează neuronii în culturi de celule
Cercetătorii de la Northwestern University au dezvoltat polimeri supramoleculari — fire moleculare auto-asamblate — cu lungimi controlate cu precizie și segmente chimice distincte, care pot spori creșterea neuronilor și formarea sinapselor. Studiul a fost publicat în revista Science.
Firele ating lungimi mai mari decât diametrul unei celule și au o masă molară de ordinul miliardelor de daltoni, depășind de aproximativ 100 de ori cei mai mari polimeri convenționali și cele mai mari proteine cunoscute. Structurile pot fi împărțite în segmente cu dimensiuni definite și sarcini electrice opuse.
Echipa condusă de Samuel I. Stupp a folosit o strategie denumită de cercetători „polimerizare supramoleculară cu auto-căpăcire”. Pe măsură ce firul crește, porțiunile flexibile de la capete permit incorporarea sincronizată a noilor molecule. După consumarea blocurilor disponibile, aceste porțiuni se pliază și protejează capetele, oprind creșterea și prevenind fuziunea sau procesul de „îmbătrânire Ostwald”. Creșterea poate fi reluată prin adăugarea de noi molecule, iar adăugarea secvențială de tipuri diferite permite crearea de segmente precis definite.
În culturi de celule, firele cu un segment mic pozitiv între două segmente negative de lungimi diferite au produs efecte notabile. Segmentul pozitiv ancorat de suprafața încărcată negativ a neuronului a forțat segmentele negative, altfel respinse, să rămână în apropiere și să se miște constant. Neuroni tratați au dezvoltat neurite mai lungi și ramificații mai complexe, iar după șapte zile au prezentat o activitate de calciu de patru ori mai mare decât neuronii netratați. După 14 zile, au format mai multe sinapse.
În culturi de celule progenitoare neuronale umane, celulele s-au organizat în clustere tridimensionale ridicate, conectate prin axoni, o structură ce amintește de separarea dintre substanta cenușie și cea albă din sistemul nervos central. Efectele au apărut fără ca firele să conțină semnale biologice proiectate special. Cercetătorii sugerează că segmentele negative recrutează proteine cu domenii pozitive deja prezente în jurul celulelor, inclusiv factori neurotrofici și laminină, iar mișcarea rapidă de atracție-respingere ar putea amplifica semnalizarea biologică.
