Nanometer är en miljarddels meter, ett mått som vanligtvis används för att mäta molekyler och vetenskapliga byggstenar som inte är synliga för det mänskliga ögat. Material på tiotals och/eller flera hundra nanometer i diameter har unika egenskaper, och har således använts i stor utsträckning för att diagnostisera och behandla olika mänskliga sjukdomar. En stor utmaning för att använda dessa material i nanostorlek är hur man levererar dem till celler och når deras verkningsplatser.

Traditionella metoder inkluderar att länka dem till korta fragment av proteiner som kallas peptider, som är strukturella komponenter i celler och vävnader, hormoner, gifter, antibiotika och enzymer. Dessa peptider, genom att interagera med celler, kommer att leda nanomaterial in i celler. Effekten av dessa interaktioner på andra cellulära aktiviteter är fortfarande dåligt förstådd, plus att denna peptidkoppling introducerar ytterligare komplexitet i nanomaterialtillverkning, och kan också ändra deras funktionalitet.

I en studie publicerad i Naturkommunikation , University of Minnesota forskare upptäckte en ny cellulär process som kan uppsluka nanomaterial utan direkt peptidfunktionalisering, och dess aktivitet regleras av cystein som omger cellerna. Forskargruppen kallade denna cellulära process att uppsluka åskådare NPs som "åskådare upptag."

"Genom att helt enkelt blanda två typer av material i nanostorlek, vi upptäcker en ny cellulär process som erbjuder en enkel lösning för inträngning av nanomaterial i celler, sa Hongbo Pang, motsvarande författare, en biträdande professor vid College of Pharmacy och en medlem av Masonic Cancer Center. "Dessutom, det öppnar upp en ny väg inom cellbiologi som kopplar samman flera grundläggande delar av levande celler. Ytterligare förståelse av denna process kommer att hjälpa till i både cellbiologi och nanoteknikutveckling."

Studien avslöjade följande unika egenskaper:

• upptaget av åskådare tillåter bara cellerna att uppsluka material i nanostorlek, men inte andra ämnen som omger cellerna (t.ex. vätskor);
• aktiviteten av detta upptag av åskådare stimuleras av förekomsten av en av 20 naturliga aminosyror, Cystein, som omger cellerna.

Dessa fenomen har validerats med en mängd olika celler, nanopartiklar (alias nanomaterial), och under olika fysiologiska förhållanden.

Studiens resultat inkluderade:

• samtidig administrering med TAT-NP, en fusion av peptid och nanomaterial, gör det möjligt för celler att uppsluka material i nanostorlek på ett sätt för åskådare;
• detta upptag av åskådare är specifikt för nanomaterial, men inte andra ämnen som omger cellerna;
• cystein i cellodlingsmediet stimulerar i hög grad aktiviteten av detta upptag av åskådare.