(PhysOrg.com) -- Vad händer när levande celler tar upp nanopartiklar, dessa små enheter som kan erbjuda nya sätt att leverera droger till kroppen? En ny studie från forskare vid UCD har spårat utvecklingen av nanopartiklar när celler delar sig, och deras resultat - som nyligen publicerades i Naturens nanoteknik - kommer att hjälpa oss att bättre förstå hur olika vävnader i kroppen bearbetar en dos av nanopartiklar.

"Nanopartiklar är konstruerade material som vi producerar, och det som är väldigt intressant med dem är att de har en storlek som ligger inom nanometerområdet, så de är lite större än proteiner, ” säger Dr Anna Salvati, en postdoktorand forskare vid UCD School of Chemistry &Chemical Biology. "Deras storlek gör att de kan interagera med cellen på nya sätt."

Dessa nano-interaktioner öppnar upp potentiella möjligheter att leverera läkemedel på nya sätt in i celler, så de erbjuder ett av de mest lovande sätten att behandla sjukdomar som för närvarande inte går att behandla, från cancer till neurodegeneration, enligt Dr Salvati:"Om vi ​​lär oss varför nanopartiklar kan komma in så lätt och vad som avgör vart de går i cellen, då skulle vi potentiellt kunna designa nya leveranssystem och lära oss att leverera mediciner, " säger hon.

Vi måste också förstå bio-nano-interaktioner mer generellt ur ett säkerhetsperspektiv, tillägger hon. "Vi skulle kunna exponeras för nanomaterial i vissa fall eftersom de används för många tillämpningar från energiskörd, elektronik till färger. Det är viktigt att se till att de är säkra."

Dr Salvati arbetar i ett team med prof Kenneth A. Dawson vid Center for BioNano Interactions, den UCD-baserade nationella plattformen för nanosäkerhet, nanobiologi och nanomedicin, och UCD Conway Institute for Biomolecular and Biomedical Research.

Tillsammans med Jong Ah Kim och Dr Christoffer Aberg, en del av deras forskning har tittat på nanopartiklars öde under individuella cellers livscykel när de växer och delar sig. UCD-forskarna introducerade polystyrenpartiklar i nanoskala till mänskliga lungkarcinomceller som växer i labbet, och använde fluorescerande markörer för att spåra nanopartiklarna över rum och tid. Vad de identifierade var att nanopartiklar lätt kunde komma in i cellen och inte drevs ut under tillväxtens cellcykel, utan snarare överfördes till dotterceller när individuella celler splittrades i två.

"När en cell delar sig, den internaliserade nanopartikeldosen delas mellan dottercellerna, ” förklarar Dr Salvati. "Detta betyder att celler i samma population kan ha olika mängder internaliserade nanopartiklar, beroende på fasen av deras cellcykel."

Den viktiga observationen är att en dos av nanopartiklar i en cellpopulation kan påverkas när celler delar sig, och att enskilda celler kan sluta med olika mängder nanopartiklar.

"När du ger en dos av nanopartiklar och en viss exponeringstid, du har inte bara ett enkelt svar där varje cell beter sig på samma sätt - vi har sett att enskilda celler beter sig olika och det kan påverka cellens dos av nanopartiklar, ” förklarar Dr Salvati.

"Konsekvenserna kan utökas även för människor - inuti kroppen tenderar de mest specialiserade cellerna att ha mycket långsam celldelning, medan andra celler delar sig mycket ofta. En cell som delar sig oftare kommer att späda ut mängden nanopartiklar eftersom varje gång den delar sig späder den ut lasten, och en cell som delar sig mer sällan kan potentiellt ackumulera fler nanopartiklar.” Dessa fynd kommer också att bidra till att garantera säkerheten för nanopartiklar, enligt Dr Salvati, och UCD-forskarna fortsätter att utveckla sin förståelse för interaktionerna.

"Vi letar efter att beskriva nanopartikelackumuleringen och kinetiken med teoretiska modeller så att de kan användas för att förutsäga hur nanopartiklar kommer att bete sig i cellpopulationer, " säger hon.

"Det skulle också vara intressant för oss att kunna designa en nanopartikel som kan rikta sig mot celler som delar sig snabbt, såsom cancerceller, eller var vi kan styra i vilket skede den kommer in i cellen, så det kan komma in lättare i vissa faser när cellen växer. Det kommer att öppna upp ett helt nytt utbud av alternativ inom medicin."