Nanolaser 可能帮助延伸寿命 - 新产品

参观老人院的任何人看到了生存在他们的脑子之外的人恐怖’能力有意义他们的周围。

歧视损失是由神经元造成的由在线粒体 - 在每个动物细胞找到的亚显微尺寸电源组的故障杀害了。

这些故障是苦恼的直接原因象帕金森的、亨廷顿的和老年痴呆症的。

发生故障的线粒体与战场也被链接了在象沙林的神经毒气造成的由辐射或作用以后。

但是,因为线粒体是很小的,平均为几百毫微米,科学家无法学习他们体外以必要的精确度确定最好 neuroprotectants。

现在能源部的基础研究 Sandia 国家实验室和新墨西哥医学院大学,使用运行在毫微米范围的一唯一 biolaser,展示了学习回应的第一个技术的在他们发挥作用的状态的这样 ultrasmall 生物细胞器。 激光已经显示了它能得到从各自的线粒体的清楚的信号体外。 在 9月下旬和 10月,实验室线粒体将由 neuroprotectant 药物迅速地涂上然后从属于对敌对情况。

“防水’有特定 protectant 药物的 ` 线粒体将增加脑子的生存机会”,说马尔库斯在新墨西哥医学院大学保持,神经外科医师教授。

“我们的目标是使脑子较不易受影响疾病,如镂 Gehrig 的”,研究员保罗 Gourley 说 Sandia,在医生系列长大的物理学家。

初步工作至今显示 biolaser (哪些在母鹿的每年基本的能源科学最近获得了第一名’竞争为使用光定量炭疽病孢子的特性) 能通过每线粒体评定线粒体范围放弃的光意外的爆炸。 激光,使用同样平均值,可能也评定钙离子的添加造成的膨胀作用 - 认为的这种回应是死亡作用者两个线粒体和他们的寄主细胞的。 研究员期望本月介绍 neuroprotectant 药物到实验,并且能以前测试数百可能的防护物质每日而不是二或三可能。

“如果我们可以使用此轻的探测知道在神经细胞的线粒体如何回应多种刺激,我们可能能知道所有细胞如何做出生活或死亡决策 - 在路的一个步骤,或许,向长寿”, Gourley 说。

执行,他说,科学家必须知道细胞如何自毁,意味知道线粒体如何派出杀害细胞以及加强他们的信号。

线粒体长期叫作生产 ATP 的结构,通用能源驱动器为动物生命。 ATP 类似关闭每个细胞于供气功率每辆汽车的方式。 但是科学家发现微小的能源厂有另一个功能。 当细胞发信号中断 - 可接受,当在其定期月经周期期间,生物材料从子宫流洒或者难以承认时时地,由于某些神经病 - 起因于在这个机体的某些化学反应请开张在内在膜的一个大毛孔在该细胞的线粒体钙离子的超额和自由基。 这个毛孔启用称杀害这个细胞的细胞色素的蛋白质的版本 C。 同时,线粒体胀大并且展开。 一种方式终止此自杀的进程将查找将保护从这些入侵者的线粒体的化学制品。

观察技术被开发在 Sandia 测试对于这样作用几乎偶然地来。 在 Gourley 的组已经开发的创新实验室排列, micropump 发送包含可疑的材料的流体通过一个亚显微尺寸 lasing 的洞。 这个洞被形成在一个轻放射的半导体和一个反射性镜子之间。

预计的组穿过流动包含的线粒体设备和发现非常弱的信号发出从微小的细胞器。 有是的此真的,信号平均为技术将是必要生成回应的一个概括的,必要较不酥脆估计。

“我们宜人地惊奇,但是困惑发现非常从每线粒体的大信号”, Gourley 说。 “一个统计平均数是多余的”。

研究员意识到每线粒体作为穿过它的光的一个透镜,因为细胞器有更高的折射率 (1.42) 比水 (1.33)。 光被折射到线粒体实际上涌现了放大。 它是完全类似的对集中光的透镜穿过它。

“当散发的光子的重要浓度被到达时”, Gourley 说, “另外的光子受激发射在这个半导体发生”。

这些从镜子反射的光子,以及那些,通过线粒体折回他们的路径。 “轻率地任性的光子丢失”, Gourley 说。 “穿过微小的线粒体仅的光子将到达与光子放大作用的适当的阶段和地点的半导体 (收益) 可能复发”。

此发现建议激光洞通过仔细设置外部泵激光的功率敏感设置 - 象在头发触发器的一杆枪 - 该射线能源到这个洞。 当线粒体细胞存在时,在这个洞的光到达重要浓度触发光子雪崩必要为激光活动。

因而微小的细胞器成为产生光信号一样明亮象一个整个细胞散发的那更加大量几个的数量级一个 lasing 的进程的中心,分析的提供的可能性光散射 - 当前选择方式迅速线粒体分析的 - 缺乏。

由于光必须通过这样一个微小的对象紧压,处理 Gourley 叫 “纳诺紧压”, lasing 的光谱显著被修改,使更加容易细胞的确定和的检测。

UNM 保持,也是基于亚伯科基的瑞典美国公司马斯 BiolAB 总执行官,贡献了 neuroprotective 作用者 Cyclosporin A,他的公司有一个专利。 根据请保持, Cyclosporin A “防水”线粒体,但是不还好。 这里这个想法是使用 Sandia biolaser 设立评定其他,可能地更加有效药物的性能的一个基准。

“Cyclosporin 更好比已知的别的保护线粒体,但是它不是一种理想的药物”,说保持。 “它有副作用,象抑制免抑反应。 无关的药物可能有对线粒体的相似的防护作用。 Gourley 的设备导致数百的一个迅速审查设备 cyclosporin 衍生商品以前不会被测试的甚至化合物”。

当测试与常规方法将采取许多人员和许多批线粒体时,说保持, nanolaser 要求仅极小量线粒体和药物测试。

“与在左流的一支管在一定数量的线粒体每秒和微升不同的药物用注入不同的包连接他们在右边,我们可能通过数百不同的化合物迅速地运行。 通过这个分析程序浏览的每线粒体显示是否有在其 lasing 的特性上的一个变化。 那将确定化合物的效果并且识别新和更好的 neuroprotectants”。

目前,他说,只有一些材料可以每天被测试。

有和没有 neuroprotectant 的线粒体将有钙离子被添加到混合发现每种潜在的药物的作用。

这个工作由母鹿的基本的能源科学程序,母鹿的办公室资助生物,并且环境研究和 Sandia 的实验室处理研究与开发资金。

另外, Keep 申请授予从美国国会开发在 Cyclosporin 的处理 A 基础上帮助患神经元疾病筋萎缩性侧部硬化症的海湾战争受害者 (ALS)。 ALS 或肌萎缩性侧索硬化症是杀害导致麻痹和死亡的运动神经元在三年影响海湾战争退伍军人和平民的 neurodegenerative 紊乱。

张贴 2003年nd 9月 22日

Date Added: Nov 18, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 01:38

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