Mogą być sprężyste, sztywne lub uginać się tylko w określonym zakresie – naukowcy z Bionanoparku sprawdzą jak zachowują się komórki śródbłonka. Ta wiedza może okazać się kluczowa przy planowaniu nowatorskich terapii lekowych.
Chroni i oddziela
Śródbłonek znajduje się wewnątrz naczyń krwionośnych. Wyścieła je niczym dywan. Jest barierą oddzielająca krew od tkanek położonych głębiej, a ocena jego funkcji stanowi istotną rolę w zapobieganiu, diagnostyce i leczeniu chorób układu sercowo – naczyniowego, takich jak miażdżyca, nadciśnienie tętnicze i inne. Jest to też pierwsza linia kontaktu np. leków z naszym organizmem.
Naczynie tętnicze, aby mogło poprawnie funkcjonować i umożliwiać przepływ krwi musi nieustannie rozszerzać się i zwężać. Sprężystość komórek śródbłonka pełni istotną rolę w zrozumieniu fizjologicznych procesów międzykomórkowych.
Nanostruktury to obecnie nadzieja medycyny. Mogą usprawniać przenoszenie leków i ich wnikanie do wnętrza docelowych komórek. W Bionanoparku realizowany jest projekt badawczy, dzięki któremu naukowcy sprawdzą jak zmieniają się właściwości sprężyste oraz morfologia komórek śródbłonka poddanych działaniu różnego rodzaju nanostruktur. Ta wiedza pozwoli wybrać najlepszy nośnik nowoczesnych leków. W ramach projektu naukowcy ocenią też wpływ nanostruktur używanych w przemyśle kosmetycznym, włókienniczym czy w sporcie, takich jak np. nanosrebro.
– Najpierw wyhodujemy komórki śródbłonka, którym następnie podamy nanostruktury – mówi dr Agnieszka Kołodziejczyk, kierownik projektu. – Zbadamy jak zachowują się po podaniu im dendrymerów, wielościennych nanorurek węglowych oraz nanocząstek srebra.
Zobaczyć to, co niewidzialne
W ramach projektu przeprowadzona zostanie charakterystyka nanostruktur z wykorzystaniem wysoko rozdzielczych technik mikroskopowych, jak również pomiar ich rozmiarów w zawiesinie.
Nanostruktury, choć mogą być wykorzystane np. jako nośnik leków czy potrzebnych komórkom substancji podane w nadmiarze mogą też szkodzić. Dlatego naukowcy zbadają przeżywalność komórek. Sprawdzą jakie stężenia nanostruktur nie mają na nią wpływu a jakie zaczynają powodować działania toksyczne.
Kluczowym zadaniem badawczym jest pomiar sprężystości komórek za pomocą spektroskopii sił atomowych. Delikatne naciskanie komórek sondą pomiarową mikroskopu sił atomowych umożliwia pomiar parametru sprężystości tych komórek. Sprężystość komórek to jeden ze wskaźników fizjologicznego stanu śródbłonka.
– W wielu pracach naukowych udowodniono związek sprężystości śródbłonka z poziomem wydzielanego tlenku azotu, który jest odpowiedzialny za rozszerzanie naczyń krwionośnych i hamowanie agregacji płytek krwi (przeciwdziałają ryzyku powstawania zatorów wewnątrz naczyń krwionośnych) – dodaje dr Kołodziejczyk.
W związku z tym sprężystość komórek poddanych działaniu nanostruktur zostanie zestawiona z pomiarami poziomu syntezy tlenku azotu. Na to czy komórki będą bardziej lub mniej sprężyste wpływa cytoszkielet komórkowy, który jesteśmy w stanie „wyczuć” za pomocą sondy pomiarowej mikroskopu.
Cytoszkielet można porównać do rusztowania, na którym komórka opiera swoją błonę, podobnie jak namiot opiera swoje płótno na stelażu. Nanostruktury mogą wpływać na przebudowę włókien cytoszkieletu komórkowego, co zostanie zbadane za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. Wyniki badań przyczyniają się do pozyskania wiedzy, która będzie niezbędna aby opracować metody transportu nowoczesnych leków do komórek zmienionych chorobowo.
– Pomiary i analizy wyników projektu wykonywane są w Laboratorium Badań Strukturalnych Nanomateriałów, które posiada nowoczesne urządzenia z zakresu obrazowania powierzchni próbek oraz pomiaru ich właściwości fizyko-chemicznych – podkreśla dr inż. Piotr Komorowski Manager Laboratorium.
Projekt jest finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, w ramach 26 konkursu Sonata, Tytuł projektu: „Wpływ wybranych nanocząstek na właściwości sprężyste komórek śródbłonka oceniany z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych”, nr projektu UMO-2017/26/D/ST4/00918. Badania potrwają do czerwca 2021 r.