德州農(nóng)工大學生物醫(yī)學工程系的科學家們正在開發(fā)新的方法來推進再生醫(yī)學和癌癥治療領域。他們正在開發(fā)一種二維納米片，該納米片比一束頭發(fā)小1,000倍。

副教授Akhilesh Gaharwar博士開發(fā)了一種新型的2-D納米片，稱為二硫化鉬，它可以吸收近紅外(NIR)光并改變細胞行為。這些納米片是一類新興的材料，由于其獨特的形狀和尺寸而具有不同的物理和化學特性。近來，由于它們的光響應能力，已經(jīng)研究了一些納米片用于生物醫(yī)學應用。盡管潛力巨大，但Gaharwar的研究正在進入新的領域，因為很少有研究調(diào)查它們的細胞相容性，而沒有研究探討其利用光調(diào)節(jié)細胞功能的能力。

為了探索通過光控制細胞反應的可能性，Gaharwar的研究小組合成了一種原子薄的納米片，可以吸收NIR光并將其轉(zhuǎn)化為熱量。與其他類型的光(包括紫外線和可見光)相比，NIR光可以穿透組織內(nèi)部的深處，并且可以用于刺激深部組織中的自然生物修復機制。

由于納米片的高表面積，它們可以粘在細胞的外膜上并將細胞信號傳遞到細胞核，從而控制其行為。一些納米片也被細胞吞噬，并且可以從內(nèi)部影響細胞功能。

加哈瓦爾說：“光響應性生物材料在開發(fā)下一代無創(chuàng)，精確和可控制的醫(yī)療設備方面具有強大的潛力，該設備可用于一系列生物醫(yī)學應用，包括藥物輸送，癌癥治療，再生醫(yī)學和3-D打印。”

最近，他的研究發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。

Gaharwar的小組與德克薩斯A&M健康科學中心分子與細胞醫(yī)學系助理教授Irtisha Singh博士合作，使用了新一代測序技術來破譯光和/或納米片對人類基因調(diào)控的影響。細胞。將一個單元想象成一塊空白的畫布，將基因調(diào)控想象成將畫布變成獨特或有趣的顏料。對于干細胞，這意味著確定它們將是哪種細胞，例如肌肉，骨骼等。無論是光還是這些納米片，基因表達的輕微攪動都會顯著影響這些細胞的功能，例如運動，繁殖和表達。

全局基因表達的細胞的輪廓表明，該納米片的光刺激可能對細胞遷移和傷口愈合一個顯著影響。他們證明了用納米片和光處理過的癌細胞無法自由移動，這是個好消息。這很重要，因為癌癥會從一個組織轉(zhuǎn)移到另一個組織，從而在體內(nèi)擴散。納米片和光的結合可以提供控制和調(diào)節(jié)細胞遷移和功能的新方法。

研究小組發(fā)現(xiàn)，納米片與細胞表面受體結合，該受體被稱為整合素，整合素是一種帶有糖的簡單蛋白質(zhì)。這些整聯(lián)蛋白通過向細胞提供有關其周圍環(huán)境的信息，在正常細胞功能中很重要。如果這些蛋白質(zhì)被納米片覆蓋，它們將無法告訴細胞移動，從而有效地無限期地阻止細胞。