وقد وضعت فريق جامعة كاليفورنيا بقيادة الولايات المتحدة من الكيميائيين طلاء جديدة فريدة من نوعها للجسيمات غير عضوية في النانومترية الحجم التي قد تكون قادرة على إخفاء جزيئات البروتينات و-- وهي العملية التي تسمح للجسيمات تعمل كما تحقيقات القادرة على اختراق الخلية وتضيء البروتينات داخل الفرد ، وخلق إمكانية لتطبيقها في مجموعة واسعة من تطوير الأدوية وأدوات التشخيص والأدوية. وستنشر نتائج الدراسة في الطبعة 19 مايو من مجلة الجمعية الكيميائية الأميركية. يمكن استخدامها لاخفاء جسيمات تسمى "نقاط الكم" ، "قضبان الكم" و "الأسلاك الكم" بشكل فعال بحيث الخطأ خلايا لهم للبروتينات ، حتى عندما يتم الطلاء -- الطلاء العضوي -- سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية الوترية (الببتيدات) تستخدم على الجزيئات التي هي غير العضوية السامة وربما حتى. "هذه الطلاءات الببتيد بمثابة" الأزياء هالوين "للجزيئات ، وخدعة الخلية الحية على التفكير في أن النانوية هي حميدة ، والبروتين مثل الكيانات" ، وقال شيمون ويس ، جامعة كاليفورنيا أستاذ الكيمياء وعضو نانوسيستيمس الجامعة معهد كاليفورنيا . "ونتيجة لذلك ، يمكننا استخدام هذه الجزيئات المغلفة لتتبع البروتينات في الخلية الحية وإجراء مجموعة من الدراسات على المستوى الجزيئي ، الذي يعتبر خطوة كبيرة نحو استخدام تكنولوجيا النانو لإنشاء التطبيقات العملية لعلم الأحياء والطب." وقد وجدت جزيئات مصنوعة من أشباه الموصلات في النانو (واحد من المليار من المتر ، أو عن سمك واحد في الالف من شعرة الإنسان) لفترة طويلة التطبيقات في مجال الصناعات الالكترونية وتكنولوجيا المعلومات. على سبيل المثال ، الجزء النشط من الترانزستور واحد على شرائح السليكون هو بنتيوم بضعة أعشار من النانومتر في الحجم. ليزر أشباه الموصلات المستخدمة في قراءة معلومات رقمية على قرص مضغوط أو دي في دي يحتوي على الطبقة النشطة من أبعاد مماثلة. "خلق القدرة على استيراد مثل هذه الوظائف الإلكترونية في الخلية وتشابك لهم الوظائف البيولوجية يمكن أن تفتح آفاقا جديدة هائلة ، سواء بالنسبة للعلوم البيولوجية الأساسية والتطبيقات الطبية والعلاجية" ، وقال فايس. واحدة من هذه الوظائف الإلكترونية هو انبعاث الضوء يسمى مضان. استخدام الطلاء الجديد ، وقد تم فريق فايس "قادرة على solubilize وندخل في خلية مختلفة اللون الكم النقاط التي يمكن أن تكون جميع متحمس من مصدر الضوء الأزرق واحد. أسلوب الترميز لون مشابه لترميز المعلومات التي يتم إرسالها إلى الأسفل من الألياف البصرية ، ودعا "مضاعفة تقسيم الطول الموجي" أو WDM. يمكن للتقنية الطلاء الببتيد ، من حيث المبدأ ، واللون ترميز البيولوجيا نفسها ، من خلال "لوحة" مختلف البروتينات في الخلية مع نقاط الكم مختلفة الألوان. ويضم فريق الباحثين فايس -- الباحث الرئيسي -- وطلاب الدراسات العليا بينو فابيان ، جنبا إلى جنب مع جامعة كاليفورنيا في بيركلي البحوث مساعد الكيمياء الحيوية S. الملك داود وهسياو بينغ مور ، أستاذ البيولوجيا الجزيئية والخلوية. فايس وبينو وتطوير أساليب لإرفاق نقاط الكم من الألوان المحددة لمختلف البروتينات على سطح الخلايا والخلايا في الداخل. "البشر لديهم قريبة من 40000 الجينات" ، وقال فايس. "مجموعة كبيرة من هذه الجينات تعمل في كل لحظة ، في كل خلية واحدة من الجسم ، وبطرق معقدة للغاية. اللوحة بواسطة مجموعة فرعية من البروتينات في الخلية مع مختلف نقاط الكم اللون ، يمكننا تتبع الدوائر الجزيئية ، وإعادة ترتيب ديناميكية العقد الدائرة والتفاعلات الجزيئية -- أو ، باختصار ، لاحظ "الرقص الجزيئية" التي تعرف الحياة نفسها ". بالإضافة إلى القدرة على الطلاء ومراقبة مختلف البروتينات مع العديد من الألوان منفصلة ، ويمكن استخدام نقاط الكم لحساسية الكشف النهائي : رصد جزيء واحد. حتى الآن ، وقد تم تتبع وبروتين واحد في الخلية صعبة للغاية وكان يعادل بالبحث عن إبرة في كومة قش كما يقول المثل. باستخدام الأساليب الجديدة التي طورت في جامعة كاليفورنيا ، ومراقبة تحت المجهر مضان التصوير والكاميرات ذات حساسية عالية ، يمكن للباحثين تعقب بروتين واحد المفتاحية مع الكم نقطة الفلورسنت داخل الخلية الحية في ثلاثة أبعاد وفي غضون بضعة نانومتر من الدقة. "هذه العملية هي ، في بعض النواحي ، أي ما يعادل الجزيئي للاستخدام النظام العالمي لتحديد المواقع لتعقب شخص واحد في أي مكان على الأرض" ، وقال بينو. واضاف "يمكننا استخدام وسائل بصرية لتعقب بروتينات مختلفة المفتاحية مع نقاط الكم مختلفة الألوان ، وقياس المسافات بينها وبين استخدام تلك النتائج إلى فهم أفضل للتفاعلات الجزيئات داخل الخلية." يمكن أن الجسيمات المقنعة مع الطلاء الببتيد التي وضعها فريق فايس إدخال خلية دون التأثير على سير عملها الأساسية -- خلق طبقة للذوبان في الماء وحيويا للجسيمات رقيقة يمكن أن تكون موجهة إلى ربط الفرد البروتينات في الخلية الحية. "منذ الببتيد المغلفة نقاط الكم صغيرة ، لديهم دخول سهل وسريع من خلال غشاء الخلية" ، وقال بينو. "وعلاوة على ذلك ، حيث يمكن أن تودع الببتيد متعددة الأطوال المختلفة ووظائفها في الكم نقطة واحدة نفسه ، يمكننا أن نتصور بسهولة خلق تحقيقات" ذكية "ذات وظائف متعددة." واستلهم العمل الجماعي على فايس الطلاء من الطبيعة. تطورت بعض النباتات وخلايا البكتيريا قدرات فريدة لمنع المعادن الثقيلة السامة أيونات كاستراتيجية لتنظيف البيئة السامة التي تنمو. هذه الكائنات تجميع الببتيد ، ودعا phytochelatins ، التي تقلل من كمية السمية خالية من الأيونات بواسطة ربط بقوة على جزيئات غير عضوية مصنوعة من الأملاح السامة المحتبسة وغيرها من المنتجات. "لدينا الببتيد طلاء الجسور في العالم الكيمياء غير العضوية مع العالم العضوي على مقياس نانومتر" ، وقال فايس. "ومن الناحية المثالية ، وسيتم استخدام هذه الطلاءات لتوفير الاتصال بين الأجهزة الكهربائية النانو الإلكترونية غير العضوية والبروتينات الوظيفية ، والتي من شأنها أن تؤدي إلى تطور الرواية وقوية" العقاقير الذكية "الانزيمات" ذكية "المحفزات الذكية" ، "التبديل البروتين' والعديد من السيارات الهجينة وظيفية أخرى غير عضوية مواد عضوية. "والاحتمالات لا حصر لها" ، وقال فايس. "على سبيل المثال ، تخيل فقط المحتملة لهذه العملية في علاج السرطان ، وإذا كان من الممكن خلق جسيمات متناهية الصغر المختلطة التي كانت مستهدفة على وجه التحديد لتحديد وتدمير الخلايا السرطانية في الجسم." |