"Gizli" iki boyutlu parçacıklar, "hücre" dışındaki uzayda konuşabilir mi?
Makrofajlar kanda, lenflerde ve tüm doku türlerinde bulunur ve vücudun patojen enfeksiyonuna ve yabancı maddelere karşı ilk savunma hattıdır. Makrofajlar birden fazla rol oynar ve birçok silahı vardır. Örneğin, ahtapot gibi dokunaçları vardır ve her yönden arama yapabilir. Hedef tespit edildiğinde, "atıştırmalık ürünler" ruhunu kullanır: makrofajlar yalnızca büyük miktarda yararlı antijen veya protein sindirmekle kalmaz, aynı zamanda Toksin salmak üzere olan apoptotik, nekrotik veya işlev kaybı hücrelerinin fagositozu. Makrofajların vücuttaki belirli rolleri farklı olmakla birlikte, hepsinin dinamik bir dengesi vardır.Bu denge, yabancı cisimlerin sürekli uyarılmasının neden olduğu kronik hasarla bozulursa hastalıklar ortaya çıkacaktır. Bu nedenle makrofajlar, malzemeler, ilaç verme, aşılar ve doku mühendisliğinde en sık kullanılan fayda ve güvenlik değerlendirme hücreleridir.Taşıyılacak aktif maddenin başarıyla hedeflenip hedeflenemeyeceğini ve yeni materyalin vücuda zarar verip vermeyeceğini yansıtabilirler.
İki boyutlu düzlemsel malzemeler, benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleriyle malzeme ailesinde parlayan bir yıldız haline geldi. Örneğin grafen, bir düzlem gibi görünen (Şekil 1'de gösterildiği gibi) tek bir karbon atomu katmanından oluşan bal peteği yapısına sahip iki boyutlu bir malzemedir. Son zamanlarda, Ma Guanghui'nin Çin Bilimler Akademisi, Proses Mühendisliği Enstitüsü, Biyokimya Mühendisliği Devlet Anahtar Laboratuvarı'ndaki araştırma grubu, bu yeni iki boyutlu malzemenin bir dizi yeni ve benzersiz biyolojik etkisini ortaya çıkarmak için makrofajları kullandı.
Ekibin önceki çalışmaları, hücreler ve grafen oksit (GO) arasındaki etkileşimin geleneksel küresel parçacıklardan tamamen farklı olduğunu göstermiştir (Biomaterials, 2012, 33, 4013; Nanoscale, 2015, 7, 19949). Küresel parçacıklarla karşılaştırıldığında, GO'nun küçük eğriliği, hücre zarını geçerken büyük bir dirence yol açar.Makrofajların, bu düz parçacığı içselleştirmek için hücre anteninin gerilimine ve reseptör-ligand bağlanmasının ikili rolüne güvenmesi gerekir.
Hücre zarı su yüzeyiyle karşılaştırılırsa ve küresel parçacıklar suya kolayca batan yuvarlak taşlarla karşılaştırılırsa, GO, ince ağaç yongaları gibi su yüzeyinde yüzmeye meyillidir, ancak güçlü yutma gücü yardımıyla yüzeyden geçip içeriye girebilir.
Ekibin Nature Communications'da (8, 14537) yayınlanan son araştırması, nano seviyeli GO'nun bir polietilen glikol (PEG) tabakası ile modifiye edilmesi durumunda, GO'nun daha itici ve hücrelerden uzak olmasını sağlamak için görünmez bir yelek giymeye eşdeğer olduğunu gösteriyor. , İçselleştirilemez. Bununla birlikte, hücrelerden kaçmak kolay değildir.Yeleğin içindeki iki boyutlu parçacıklar (PEG-nGO), hücre zarı akışını artırarak (su yüzeyini bozan ağaç yongalarının neden olduğu dalgalanmaları hayal edin) ve makrofajların göçünü teşvik ederek şiddetle mücadele etmeye devam ediyor. Daha da şaşırtıcı olanı, hücrenin dışındaki bu iki boyutlu parçacığın aslında hücrenin çok sayıda iltihapla ilişkili faktörü ifade etmesine neden olmasıdır (Şekil 2).
Peki iki boyutlu parçacıklar hücre dışındaki uzayda nasıl yayılır? Hücre yüzeyiyle etkileşime giren sinyal hücreye nasıl iletilir? Ekip, Columbia Üniversitesi'nden Zhou Ruhong araştırma grubu ile işbirliği yaparak, PEG-nGO'nun hücreleri iki şekilde uyarmaya devam edeceğini buldu: yatay sürtünme ve mücadele sırasında zara yerleştirme. Hücre zarında bu sürece katılabilecek yüzlerce protein vardır, ancak en kritik "muhabirlerden" biri vardır: integrin v8. Dış sürtünme gibi mekanik sinyallerin çevrilerek hücreye iletilmesi ve ilk olarak ana bağlayıcı molekülüne (fak yapışma proteini FAK) iletilmesi bu proteinin etkisi altındadır. Daha sonra, bağlayıcı molekül, sinyal katmanını fosforilasyon ve diğer yöntemlerle, hücredeki gen transkripsiyonunun sigortasını (NF-K ve Fos, vb.) Ateşleyene kadar katman katman iletir ve bir dizi enflamasyonla ilgili faktörü başlatır. İfade ve serbest bırakma sonunda makrofajları etkinleştirir (Şekil 3).
Bu çok anlamlı bir keşif. Önceki çalışmalarda genellikle PEG, makrofajlar tarafından kaçırılmaktan kaçınmak ve vücuttaki ilaçların yarı ömrünü uzatmak için taşıma araçlarını veya ilaçları gizlemek için kullandı.Makrofajların sonraki stres tepkisi bulunamadı veya nadiren takip edildi. Ancak çalışma, makrofajlar onları yutmasa bile, iki boyutlu parçacıklar için değişikliklerin sessizce gerçekleştiğini öne sürüyor. Bu çalışma sadece makrofajları aktive etmek için yeni bir mekanizma keşfetmedi, aynı zamanda iki boyutlu nanomalzemelerin özel boyutlarının, biyomedikal uygulamalarda özel dikkat gerektiren tamamen farklı nano-biyolojik arayüz etkilerini tetikleyebileceğini bir kez daha ortaya koydu.
Şekil 1 İki boyutlu düzlemsel grafenin şematik diyagramı
Şekil 2 NGO-PEG makrofajlarla etkileşime girdikten sonra hücre davranışı değişiklikleri: (a) Makrofajlar nGO-PEG'i yutmaz; (b) Makrofajlar büyük miktarda iltihapla ilişkili sitokin salgılar; (c) Artan membran akışkanlığı; ( d) Artmış hücre göç oranı
Şekil 3 Makrofajların nGO-PEG aktivasyon mekanizması: (a) Hesaplamalı simülasyon, STK ve hücre zarının iki etki modunu ortaya çıkarır; (b) Zarla ilgili genlerdeki değişiklikler; (c) Integrin 8 ifadesinin yukarı regülasyonu; (e) Aktivasyon yolu
Yazar, Çin Bilimler Akademisi Proses Mühendisliği Enstitüsü'nde araştırmacıdır.
