I nuovi nanocompositi, creati con DNA, particelle di silice e nanotubi di carbonio, possono essere personalizzati per varie applicazioni e programmati a degradare rapidamente.
di Lisa Ovi
In uno studio pubblicato da Nature Communications, ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) descrivono nuovi nanomateriali programmati per essere adattabili a varie applicazioni facilmente degradabili. In caso di applicazioni mediche, i nuovi composti possono creare ambienti in cui coltivare cellule staminali umane. Sono anche adatti all’installazione di sistemi bioibridi per produrre energia. I risultati sono stati presentati anche sulla piattaforma bioRxiv.
Le cellule staminali sono coltivate per la ricerca e lo sviluppo di terapie efficaci, ad esempio in sostituzione di tessuti danneggiati. Per formare tessuti sani, le cellule staminali hanno bisogno di un ambiente adeguato. La creazione di strutture tissutali tridimensionali richiede inoltre materiali dotati dell’elasticità necessaria a supportare le funzioni cellulari.
I nuovi materiali sviluppati dal gruppo del professor Christof M. Niemeyer dell’Institute for Biological Interfaces 1, Biomolecular Micro and Nanostructures del KIT, possono essere utilizzati come substrati per applicazioni biomediche come la creazione di ambienti in cui le cellule staminali umane possono stabilirsi e procedere con il proprio sviluppo. I compositi sono realizzati con DNA, le più piccole particelle di silice e nanotubi di carbonio. Prodotti da una reazione biochimica, le loro proprietà possono essere regolate variando le quantità dei singoli componenti. A compito concluso, i nanocompositi possono degradare rilasciando delicatamente il proprio contenuto.
Il materiale può essere utilizzato anche per studiare la possibilità di integrare microrganismi viventi in dispositivi elettrochimici per la creazione di celle a combustibile microbiche, biosensori microbici o bioreattori microbici. Il sistema bioibrido costruito dai ricercatori del KIT contiene il batterio Shewanella oneidensis. Essendo esoelettrogenico, quando la sostanza organica, in assenza di ossigeno, degrada, si produce una corrente elettrica. Coltivata nei nuovi nanocompositi, la Shewanella oneidensis ne popola la matrice. Il composito contenente Shewanella rimane stabile per diversi giorni.
Gli studiosi proseguiranno nella ricerca di altre applicazioni di bioingegneria per i nuovi materiali. In qualità di “Università di ricerca nell’associazione Helmholtz”, il KIT crea e impartisce conoscenze a favore della società e dell’ambiente. L’obiettivo è fornire un contributo significativo alle sfide globali nei settori dell’energia, della mobilità e dell’informazione.L’impegno innovativo del KIT crea un ponte tra importanti risultati scientifici e la loro applicazione a beneficio della società, della prosperità economica e della conservazione delle basi naturali della vita.
Immagine: Cellule batteriche (rosse) su un composito programmabile di nanoparticelle di silice (gialle) e nanotubi di carbonio (blu). Credito immagine: Niemeyer-Lab, KIT
(lo)
