I ricercatori hanno sviluppato nanoparticelle in grado di penetrare nella retina neurale e fornire mRNA alle cellule dei fotorecettori il cui corretto funzionamento rende possibile la visione.

Gli scienziati dell’Oregon State University College of Pharmacy hanno dimostrato in modelli animali la possibilità di utilizzare nanoparticelle lipidiche e RNA messaggero, la tecnologia alla base dei vaccini COVID-19, per trattare la cecità associata a una rara condizione genetica.

Lo studio è stato pubblicato oggi (11 gennaio 2023) sulla rivista I progressi della scienza. È stato guidato dal professore associato di scienze farmaceutiche dell’OSU Gaurav Sahay, dallo studente di dottorato dell’Oregon State Marco Herrera-Barrera e dall’assistente professore di oftalmologia dell’Oregon Health & Science University Renee Ryals.

Gli scienziati hanno superato quella che era stata la principale limitazione dell’utilizzo di nanoparticelle lipidiche, o LNP, per trasportare materiale genetico ai fini della terapia della vista, facendole raggiungere la parte posteriore dell’occhio, dove si trova la retina.

I lipidi sono acidi grassi e composti organici simili tra cui molti oli e cere naturali. Le nanoparticelle sono minuscoli pezzi di materiale di dimensioni variabili da uno a 100 miliardesimi di metro. L’RNA messaggero fornisce istruzioni alle cellule per produrre una particolare proteina.

Con i vaccini contro il coronavirus, l’mRNA trasportato dagli LNP istruisce le cellule a creare un pezzo innocuo della proteina spike del virus, che innesca una risposta immunitaria dal corpo. Come terapia per la compromissione della vista derivante dalla degenerazione retinica ereditaria, o IRD, l’mRNA istruirebbe le cellule dei fotorecettori – difettose a causa di una mutazione genetica – a produrre le proteine ​​necessarie per la vista.

L’IRD comprende un gruppo di disturbi di varia gravità e prevalenza che colpiscono una persona su poche migliaia in tutto il mondo.

Gli scienziati hanno dimostrato, in una ricerca che ha coinvolto topi e primati non umani, che gli LNP dotati di peptidi erano in grado di passare attraverso le barriere negli occhi e raggiungere la retina neurale, dove la luce viene trasformata in segnali elettrici che il cervello converte in immagini.

“Abbiamo identificato un nuovo set di peptidi che possono raggiungere la parte posteriore dell’occhio”, ha detto Sahay. “Abbiamo usato questi peptidi per agire come codici postali per consegnare nanoparticelle che trasportano materiali genetici all’indirizzo previsto all’interno dell’occhio”.

“I peptidi che abbiamo scoperto possono essere usati come ligandi mirati direttamente coniugati a RNA silenzianti, piccole molecole per terapie o come sonde di imaging”, ha aggiunto Herrera-Barrera.

Sahay e Ryals hanno ricevuto una sovvenzione di 3,2 milioni di dollari dal National Eye Institute per continuare a studiare la promessa delle nanoparticelle lipidiche nel trattamento della cecità ereditaria. Condurranno la ricerca sull’uso degli LNP per fornire uno strumento di editing genetico che potrebbe eliminare i geni cattivi nelle cellule dei fotorecettori e sostituirli con geni correttamente funzionanti.

La ricerca mira a sviluppare soluzioni per le limitazioni associate all’attuale principale mezzo di consegna per l’editing genetico: un tipo di virus noto come virus adeno-associato o AAV.

“L’AAV ha una capacità di confezionamento limitata rispetto agli LNP e può provocare una risposta del sistema immunitario”, ha affermato Sahay. “Inoltre, non funziona in modo fantastico nel continuare a esprimere gli enzimi che lo strumento di modifica utilizza come forbici molecolari per eseguire tagli nel DNA da modificare. Speriamo di utilizzare ciò che abbiamo appreso finora sugli LNP per sviluppare un sistema di consegna dell’editor di geni migliorato”.

Riferimento: “Le nanoparticelle lipidiche guidate da peptidi forniscono mRNA alla retina neurale di roditori e primati non umani” 11 gennaio 2023, I progressi della scienza.
DOI: 10.1126/sciadv.add4623

Lo studio LNP guidato dai peptidi è stato finanziato dal National Institutes of Health. Hanno partecipato alla ricerca per l’Oregon State anche i docenti del College of Pharmacy Oleh Taratula e Conroy Sun, i ricercatori post-dottorato Milan Gautam e Mohit Gupta, gli studenti di dottorato Antony Jozic e Madeleine Landry, l’assistente di ricerca Chris Acosta e lo studente universitario Nick Jacomino, uno studente di bioingegneria al College di Ingegneria che si è laureata nel 2020.

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I robot ispirati alle piccole tartarughe possono nuotare sotto la sabbia — ScienceDaily

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Questo robot può nuotare sotto la sabbia e anche scavare, grazie a due arti anteriori che imitano le pinne sovradimensionate dei cuccioli di tartaruga.

È l’unico robot in grado di viaggiare nella sabbia a una profondità di 5 pollici. Può anche viaggiare a una velocità di 1,2 millimetri al secondo, circa 4 metri, o 13 piedi, all’ora. Questo può sembrare lento ma è paragonabile ad altri animali sotterranei come vermi e vongole. Il robot è dotato di sensori di forza all’estremità degli arti che gli consentono di rilevare gli ostacoli durante il movimento. Può funzionare senza vincoli ed essere controllato tramite WiFi.

I robot che possono muoversi attraverso la sabbia affrontano sfide significative come affrontare forze più elevate rispetto ai robot che si muovono nell’aria o nell’acqua. Inoltre si danneggiano più facilmente. Tuttavia, i potenziali vantaggi di risolvere la locomozione nella sabbia includono l’ispezione dei silos di grano, le misurazioni per i contaminanti del suolo, lo scavo del fondo marino, l’esplorazione extraterrestre e la ricerca e il salvataggio.

Il robot è il risultato di diversi esperimenti condotti da un team di robotisti dell’Università della California a San Diego per comprendere meglio la sabbia e come i robot potrebbero attraversarla. La sabbia è particolarmente impegnativa a causa dell’attrito tra i granelli di sabbia che porta a grandi forze; difficoltà nel percepire gli ostacoli; e il fatto che passi dal comportamento liquido a quello solido a seconda del contesto.

Il team credeva che l’osservazione degli animali sarebbe stata la chiave per lo sviluppo di un robot in grado di nuotare nella sabbia e anche scavare da solo. Dopo aver considerato i vermi, sono atterrati sui cuccioli di tartaruga marina, che hanno pinne anteriori allargate che consentono loro di emergere dopo la schiusa. Le pinne simili a tartarughe possono generare grandi forze propulsive; consentire al robot di sterzare; e hanno il potenziale per rilevare gli ostacoli.

Gli scienziati non comprendono ancora del tutto come i robot con appendici simili a pinne si muovano all’interno della sabbia. Il team di ricerca dell’UC San Diego ha condotto simulazioni e test approfonditi e alla fine è arrivato a un design del corpo affusolato e un naso a forma di pala.

“Avevamo bisogno di costruire un robot che fosse allo stesso tempo forte e aerodinamico”, ha affermato Shivam Chopra, autore principale dell’articolo che descrive il robot nella rivista Advanced Intelligent Systems e un dottorato di ricerca. studente nel gruppo di ricerca del professor Nick Gravish alla Jacobs School of Engineering della UC San Diego.

Il robot rileva gli ostacoli monitorando i cambiamenti nella coppia generata dal movimento delle sue pinne. Può rilevare ostacoli sopra il suo corpo, ma non sotto o direttamente di fronte.

Per mantenere il robot a una profondità livellata nella sabbia, i ricercatori hanno progettato due superfici simili a fogli, che chiamano terrafoil, ai lati del naso del robot. Ciò ha permesso loro di controllare la portanza, poiché il robot aveva la tendenza a tenere il naso puntato verso la superficie.

I ricercatori hanno testato il robot in un serbatoio lungo 5 piedi in laboratorio, così come a La Jolla Shores, una spiaggia vicino al campus della UC San Diego. Hanno scoperto che il robot ha rallentato nella sabbia bagnata, che offre più resistenza.

I prossimi passi includono l’aumento della velocità del robot; e permettendogli di scavare effettivamente nella sabbia, oltre a scavarsi fuori dalla sabbia.

Il lavoro è parzialmente supportato dall’Office of Naval Research ed è stato presentato nel numero del 12 maggio 2023 di Sistemi intelligenti avanzati.



Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com

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