Fotoniniai kristalai: mato sekreciją | NPP Azijos medžiagos

Fotoniniai kristalai: mato sekreciją | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Nanoporinės medžiagos leidžia tyrėjams stebėti fermentus, išskiriamus iš ląstelių.

Iš ląstelių į tarpląstelinę matricą išskiriama daugybė fermentų ir kitų molekulių. Patekę į ląsteles, fermentai vaidina svarbų vaidmenį nukreipdami ląstelių judesius, formuodami kūno audinius ir teikdami gyvybines imunines reakcijas.

Dėl nanostruktūrizuotų medžiagų atsiradimo tyrėjai gali stebėti šiuos svarbius procesus realiuoju laiku. Naujojo Pietų Velso universiteto Sidnėjuje, Australijoje Kris Kilianas, Justinas Goodingas ir bendradarbiai 1 pirmą kartą panaudojo fotoninį kristalą, norėdami stebėti fermentų sekreciją iš gyvų ląstelių.

Tyrėjai sukūrė silicio kristalų plėveles, turinčias tūkstančius porų, kurių skersmuo yra 50 nanometrų. Jie modifikavo kristalus, pridėdami keletą biomolekulių, įskaitant želatiną, kuri užpildo visą porų tūrį (1 pav., Kairėje). Šio dizaino idėja yra ta, kad fermentai suvirškins želatiną, pakeisdami kristalo lūžio rodiklį.

Image

1 pav. Fotoninių kristalų plėvelės su poromis su želatina (kairėje) ir fotoninių kristalų, padengtų makrofago ląstelėmis (dešinėje), nuskaitymo elektroninės mikroskopijos vaizdai. Iš ląstelių išskiriami fermentai virškina želatiną kristalų porose ir keičia kristalo optines savybes. Autorių teisės © Justin Gooding 2009

Tyrėjai išbandė savo jutiklius, ant kristalų uždėdami gyvus baltuosius kraujo kūnelius, vadinamus makrofagais (1 pav., Dešinėje). Jie pridėjo chemikalų, kurie, kaip žinoma, sukelia imuninį atsaką, kai makrofagai išskiria fermentus, vadinamus matricos metaloprotezėmis (MMP).

Po valandos krištolas parodė aiškų MMP sukeltą atspindžio pokytį. Šis tikslus MMP jutimo metodas yra svarbus proveržis, nes manoma, kad MMP prisideda prie žaizdų gijimo ir audinių augimo.

Ši fermentų jutimo technika yra daug jautresnė nei ankstesni fotoniniai jutikliai, nes želatina užpildo visas poras, ne tik porų sienas. Iš tikrųjų tyrėjams pavyko aptikti tik vieną proteazės pikogramą (vieną trilijoną gramo).

„Pagrindinis šio darbo pranašumas yra tai, kad lengvai galime stebėti tarpląstelinius signalus ląstelių kultūroje realiu laiku“, - sako Gooding. „Ląstelių biologai anksčiau to neturėjo.“

Dar daugiau, „Gooding“ tiki, kad technologija netrukus gali būti pritaikyta naudoti ne tik ląstelių kultūroms, bet ir gyviems gyvūnams. „Plėvelės gali būti pagamintos nuo mikronų iki centimetrų, atsižvelgiant į pritaikymą“, - sako jis. „Tiesą sakant, mes esame sukonstravę nanostruktūrą taip, kad optinis atsakas būtų per vadinamąjį„ audinio langą “, kuris leis neinvazinį stebėjimą per audinį. Manome, kad šis požiūris turės įtakos narkotikų atradimui, vėžio tyrimams, uždegimo tyrimams ir ląstelių migracijos, proliferacijos ir diferenciacijos tyrimams. “

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.