Gusanos comen bacterias con nanopartículas y revelan fuerzas celulares

La clave es que esas nanopartículas particulares brillan cuando son golpeadas por un láser en el infrarrojo cercano y cambian de color dependiendo de la presión alrededor de ellos. Por lo tanto, pueden desprender información en tiempo real acerca de las fuerzas a las que están sometidas mientras que todavía están dentro del gusano.

"Las fortalezas a nivel celular alteradas subyacen en muchos trastornos, incluyendo enfermedades del corazón y el cáncer," dijo Jennifer Dionne, profesor asociado de ciencias de los materiales e ingeniería en Stanford y uno de los investigadores principales de esta investigación. "Esta sería una lectura de escala nanométrica que se puede utilizar in vitro o in vivo para detectar la enfermedad en una etapa muy temprana."

Dionne se ha asociado con Miriam B. Goodman, profesora de fisiología molecular y celular en Satnford, que estudia la mecánica del sentido del tacto en Caenorhabditis elegans, los gusanos que comen las nanopartículas de Dionne.

Aunque el objetivo final del trabajo es detectar fuerzas en las células humanas, el equipo está haciendo pruebas en gusanos apenas visible porque, al igual que en los seres humanos, la digestión en los gusanos involucra una mecánica que pueden proporciona una idea de cómo las nanopartículas registran la fuerza celular.

"El color que cada nanopartícula emite cambia de rojo a naranja cuando hay una resistencia mecánica del orden de nanonewtons a micronewtons - una resistencia que se piensa que es muy relevante para las fuerzas intercelulares" dijo Alice Lay, un estudiante graduado en el laboratorio de Dionne que está llevando a los experimentos.

Después de estudiar los gusanos sanos, el equipo va a introducir mutaciones en la mezcla para discernir el papel de la expresión génica de las fuerzas celulares. Estos cambios permitirán que el equipo entender mejor los trastornos digestivos y relacionados, incluyendo el reflujo ácido y la formación de una hernia.

"Las fuerzas mecánicas juegan un papel significativo en la determinación del destino y la función de una célula o de un órgano", dijo Dionne. "Por ejemplo, cada vez que late nuestro corazón, nuestros oídos oyen, o una herida se cura, fuerzas celulares están involucrados."

El pequeño tamaño de las nanopartículas significa que tienen el potencial de producir mapas de fuerza de extremadamente alta resolución. Algún día, las nanopartículas biocompatibles podrán ser absorbidas o inyectadas en una persona en un área específica, tales como una herida o el lugar donde se sospecha de un tumor. A través de la lectura de los colores emitidos por las nanopartículas, los laboratorios podrán crear un mapa que indica la actividad de la fuerza a escala fina de las células alrededor de esa zona.

Hasta el momento, el laboratorio de Dionne ha logrado que los gusanos de Goodamn coman con las bacterias y logrado una imagen estática de las nanopartículas dentro de los gusanos. El siguiente paso es capturar la emisión dinámica de las nanopartículas en el tiempo, que revelará los cambios en la fuerza de las partículasdurante la digestión.