Фотонски кристали: виђење секрета | нпг азијски материјали

Фотонски кристали: виђење секрета | нпг азијски материјали

Anonim

Нанопорозни материјали омогућавају истраживачима да прате ензиме који се излучују из ћелија.

Многи ензими и други молекули се излучују из ћелија у ванћелијски матрикс. Једном изван ћелија, ензими играју важну улогу у усмеравању кретања ћелија, формирању телесних ткива и снабдевању виталним имунским одговорима.

Сада, захваљујући наноструктурисаним материјалима, истраживачи могу да прате ове важне процесе у реалном времену. Крис Килиан, Јустин Гоодинг и сарадници 1 на Универзитету Нови Јужни Велс у Сиднеју у Аустралији први пут су користили фотонски кристал за надгледање секреције ензима из живих ћелија.

Истраживачи су развили силиконско-кристалне филмове који садрже хиљаде пора пречника само 50 нанометара. Они су модификовали кристале додавањем неколико биомолекула, укључујући желатину, која испуњава целу запремину пора (Сл. 1, лево). Идеја овог дизајна је да ензими варе желатину, мењајући индекс лома кристала.

Image

Сл. 1: Скенирање електронских микроскопских слика фотонског кристалног филма са порама које садрже желатину (лево) и фотонским кристалом прекривеним ћелијама макрофага (десно). Ензими излучени из ћелија разграђују желатину у кристалним порама, мењајући оптичка својства кристала. Ауторска права © Јустин Гоодинг 2009

Истраживачи су тестирали своје сензоре постављањем живих белих крвних зрнаца званих макрофаги на кристале (Сл. 1, десно). Додали су хемикалије за које се зна да индукују имуни одговор, при чему макрофаги издвајају ензиме назване матричне металопротеазе (ММП).

Након једног сата, кристал је показао јасан помак у рефлективности узрокован ММП-има. Ова тачна метода за откривање ММП-а важан је искорак јер се верује да ММП доприноси зацељивању рана и расту ткива.

Ова ензимска сензор је далеко осетљивија од претходних фотонских сензора, јер желатина испуњава читаве поре, а не само зидове пора. У ствари, истраживачи су успели да открију само један пикограм (једну трилијунску грама) протеазе.

"Главна предност овог рада је лакоћа помоћу које (можемо пратити] изванстаничну сигнализацију у ћелијској култури у реалном времену", каже Гоодинг. "Ћелијски биолози раније нису имали ову способност."

Поред тога, Гоодинг верује да би технологија ускоро могла да буде прилагођена употреби на живим животињама, а не само у ћелијским културама. "Филмови се могу израђивати од микрона до центиметра у зависности од примене", каже он. „Заправо смо направили наноструктуру тако да оптички одговор лежи унутар такозваног„ прозора ткива “који ће омогућити неинвазивно надгледање кроз ткиво. Верујемо да ће овај приступ утицати на откривање лекова, истраживање рака, истраживање упале и студије миграције ћелија, пролиферације и диференцијације. “

Аутори

Овај истраживачки врхунац одобрио је аутор оригиналног чланка, а све емпиријске податке у њему пружио је наведени аутор.