Cellen verslikken zich in koolstof nanobuizen, omdat ze in eerste instantie denken dat het ronde deeltjes zijn.

Onderzoekers zijn er eindelijk achter waarom cellen zich verslikken in naaldvormige deeltjes, in vroegere tijden asbestvezels, nu bijvoorbeeld koolstof nanobuizen (CNTs). Cellen zien dergelijke buizen met hun bolvormige kop, waaraan de cel de buis ‘beetpakt’, aan voor een rond deeltje. Tegen de tijd dat de cel doorheeft dat het een cilinder betreft, is het te laat.

“Het is alsof wij een lollie eten die langer is dan onszelf”, aldus Huajian Gao, auteur van het betreffende artikel in Nature Nanotechnology.

Experimenten toonden aan dat de punt van koolstof nanobuizen, en ook van gouden nanodraden, als eerste in de cel verdwijnt en in de meeste gevallen onder een hoek van 90 graden. De punten van commercieel verkrijgbare CNTs en gouden nanodraden hebben meestal een diameter van 10-100 nanometer. Dit zijn maten waar een cel normaal gesproken prima mee om kan gaan, maar alleen als het gaat om een rond voorwerp.

De opname van naaldvormige deeltjes met een bolvormige punt verloopt via een proces genaamd ‘tip recognition’. Het aanraken van een cel door CNTs activeert receptoren op de cel. Die zorgen ervoor dat het celmembraan zich om de nanobuispunt wikkelt. Hierdoor komt de nanobuis onder 90 graden te ‘staan’, een gunstige hoek waarin het de cel zo min mogelijk energie kost om het deeltje te verzwelgen. Als de feitelijke endocytose begint, is er geen weg terug. Een incomplete endocytose veroorzaakt een immuunrespons die ontstekingen kan veroorzaken en zelfs tot celdood kan leiden.

In het vervolgonderzoek willen de onderzoekers nagaan of nanobuizen zonder bolvormige kop voor hetzelfde probleem zorgen. De eerste simulaties wijzen uit dat dit type buis een andere interactie aangaat met het celmembraan: in dit geval gaat de buis op het celmembraan ‘liggen’.

Nanomaterialen, zoals koolstof nanobuizen, worden gezien als veelbelovende materialen om op te treden als bezorgers van medicijnen aan specifieke cellen of plaatsen in het menselijk lichaam. Dit onderzoek helpt wetenschappers in de toekomst wellicht om tot een ontwerp te komen van een medicijndrager die cellen helpt in plaats van ze kapot te maken.

Onderwerpen