ネトーシスを使用して、細胞からのナノスケール貨物の輸送およびプログラムの放出

細胞はナノスケール材料を取り上げることができます。ナノスケール材料は、細胞機能、生体適合性、生物医学的応用を理解するために重要な意味を持ちます。ナノスケール貨物の制御された取り込み、輸送、および引き金のリリースは、ナノ材料の生物医学的応用における大きな課題の1つです。ここでは、ヒト免疫細胞（好中球性顆粒球、好中球）がナノ材料を採取し、特定の期間後にこの貨物を放出するようにプログラムする方法を調べます。この目的のために、近赤外（980 nm）で蛍光を発揮し、小さな分子のセンサーとして機能するin vitroで、in vitroで好中球を貪食性骨折化した単一壁ナノチューブ（SWCNT）にします。細胞は依然として移動し、化学勾配に従い、貨物の摂取後に炎症性信号に反応します。プログラムのリリースには、好中球外細胞トラップ形成（Netosis）を使用します。これは、クロマチンの腫れ、その後の細胞膜の破裂、細胞全体の含有量の放出につながる新規細胞死のメカニズムを利用します。ネトーシスのプロセスを使用することにより、ホルボール12-ミリステート-13アセテート（PMA）またはリポ多糖（LPS）などの刺激の初期濃度を介して貨物放出の時点をプログラムできます。中間刺激では、細胞は移動し続け、勾配と表面の手がかりに続き、約30分間、SWCNTを停止して放出するまで数百マイクロメートルまで最大数百マイクロメートルになります。輸送および放出されたSWCNTセンサーは、神経伝達物質ドーパミンおよび反応性酸素種（H2O2）のその後の検出によって示されるように、依然として機能的です。要約すると、生物学的プロセス（Netosis）をハイジャックし、好中球が機能性ナノ材料を輸送および放出する方法を示します。

Cells can take up nanoscale materials, which has important implications for understanding cellular functions, biocompatibility as well as biomedical applications. Controlled uptake, transport and triggered release of nanoscale cargo is one of the great challenges in biomedical applications of nanomaterials. Here, we study how human immune cells (neutrophilic granulocytes, neutrophils) take up nanomaterials and program them to release this cargo after a certain time period. For this purpose, we let neutrophils phagocytose DNA-functionalized single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in vitro that fluoresce in the near infrared (980 nm) and serve as sensors for small molecules. Cells still migrate, follow chemical gradients and respond to inflammatory signals after uptake of the cargo. To program release, we make use of neutrophil extracellular trap formation (NETosis), a novel cell death mechanism that leads to chromatin swelling, subsequent rupture of the cellular membrane and release of the cell's whole content. By using the process of NETosis, we can program the time point of cargo release via the initial concentration of stimuli such as phorbol 12-myristate-13-acetate (PMA) or lipopolysaccharide (LPS). At intermediate stimulation, cells continue to migrate, follow gradients and surface cues for around 30 minutes and up to several hundred micrometers until they stop and release the SWCNTs. The transported and released SWCNT sensors are still functional as shown by subsequent detection of the neurotransmitter dopamine and reactive oxygen species (H2O2). In summary, we hijack a biological process (NETosis) and demonstrate how neutrophils transport and release functional nanomaterials.