Chemiker Haben Eindeutige Nanoscale-Beschichtung Für Anorganische Partikel - Neue Technologie Entwickelt

Ein UCLA-geführtes Team von Chemikern hat eine eindeutige neue Beschichtung für anorganische Partikel am nanoscale entwickelt, das möglicherweise ist, die Partikel als Proteine zu verkleiden - einen Prozess, der Partikel als Fühler arbeiten lässt, die die Zelle eindringen und einzelnen Proteinen nach innen leuchten können und das Potenzial für Anwendung in einer großen Auswahl der Drogenentwicklung, -Diagnose-Tools und -medikationen erstellt.

Die Ergebnisse werden in der Ausgabe Am 19. Mai des Zapfens der Amerikanische Chemikalien-Gesellschaft veröffentlicht.

Die organischen Beschichtungen - kurze Ketten von aufgereihten Aminosäuren (Peptide) - können verwendet werden, um die Partikel zu verkleiden, die „Quantumspunkte,“ „Quantumsgestänge“ und „Quantum genannt werden, verdrahtet“ so effektiv, dass die Zellen sie für Proteine verwechseln, selbst wenn die Beschichtungen auf Partikeln verwendet werden, die anorganisch und vielleicht sogar giftig sind.

„Diese Peptidbeschichtungen dienen als „Halloween kostümiert“ für die Partikel und betrügt die Livezelle in das Denken, dass die nanoparticles gutartig sind, Protein ähnliche Instanzen,“ sagten Shimon Weiss, UCLA-Professor von Chemie und ein Bauteil von Institut des Kaliforniens NanoSystems der Universität. „Infolgedessen, können wir diese überzogenen Partikel verwenden, um die Proteine in einer Livezelle aufzuspüren und eine Reichweite der Studien auf dem molekularen Niveau zu leiten, das ist ein bedeutender Schritt in Richtung zur Anwendung der Nanotechnologie, um praktische Anwendungen für Biologie und Medizin zu erstellen.“

Die Partikel, die von den Halbleitern am nanoscale gemacht werden (EinBillionste eines Meters oder über ein-tausendster die Stärke eines Menschenhaars) haben lang Anwendungen in den Industrien der elektronischer und Informationstechnologie gefunden. Zum Beispiel ist das aktive Teil eines einzelnen Transistors auf einem Pentium-Silizium-Chip einige Zehntel eines nm an Größe. Der Halbleiter-Laser, der verwendet wird, um numerische Information auf einer CD oder einem DVD zu lesen, hat eine aktive Schicht ähnliche Abmessungen.

„Das Erstellen der Fähigkeit, solche elektronischen Funktionen in die Zelle zu importieren und der Zahnradeingriff sie mit biologischen Funktionen konnten ungeheure neue Möglichkeiten öffnen, für grundlegende biologische Wissenschaften und für die medizinischen und therapeutischen Anwendungen,“ sagte Weiss.

Eine dieser elektronischen Funktionen ist die Ausstrahlung, die Fluoreszenz genannt wird. Unter Verwendung der neuen Beschichtungen Weiss ist Team in der Lage gewesen, in die Zellverschiedenen Farbquantumspunkte zu solubilisieren und einzuführen, die alle durch eine einzelne Blaulichtquelle erregt werden können.

Das Farbkodierungsverfahren ist- der kodierung von Informationen ähnlich, die hinunter eine Glasfaser gesendet wird, genannt „Wellenlängenabteilungsmehrkanalausrüstung,“ oder VERDRAHTUNGSHANDBUCH. Die Peptidbeschichtungstechnologie könnte prinzipiell Farbe kodieren Biologie selbst, durch „anstreichende“ verschiedene Proteine in der Zelle mit Unterschiedlichfarbequantumspunkten.

Das Forschungsteam enthält Weiss - den Projektleiter - und Studenten im Aufbaustudium Fabien Pinaud, zusammen mit behilflichem Forschungsbiochemiker David S. König und Hsiao-Klingeln Moore, Professor von molekularem und Zellbiologie Uc Berkeley.

Weiss und Pinaud entwickeln Methoden, um Quantumspunkte von spezifischen Farben zu den verschiedenen Proteinen auf Oberflächen- und Innerezellen der Zellen zu befestigen.

„Menschen haben nah an 40.000 Genen,“ sagte Weiss. „Eine große Gruppe dieser Gene funktioniert an jedem Moment, in jeder Einzelzelle unseres Gehäuses, auf sehr schwierige Arten. Indem wir eine Teilmenge Proteine in der Zelle mit verschiedenen Farbquantumspunkten anstreichen, können wir dem molekularen Schaltkreis, der dynamischen Neuordnung von Schaltungsknotenpunkten und den molekularen Interaktionen - oder, kurz gesagt folgen, den „molekularen Tanz“ beobachten, dass definiert Leben selbst.“

Zusätzlich zur Kapazität, viele verschiedenen Proteine mit unterschiedlichen Farben anzustreichen und zu beobachten, können Quantumspunkte für die entscheidende Befundempfindlichkeit verwendet werden: Beobachten eines einzelnen Moleküls. Bis jetzt ein einzelnes Protein in der Zelle ist aufzuspüren und das Folgen extrem schwierig gewesen und war das Äquivalent des Suchens nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen.

Indem sie die neuen Methoden anwenden, die an UCLA entwickelt werden, und mit einem Fluoreszenzmikroskop und Hochempfindlichkeit Darstellungskameras beobachten, können Forscher ein einzelnes Protein aufspüren, das mit einem Leuchtstoffquantumspunkt innerhalb einer lebenden Zelle in drei Abmessungen und innerhalb einiger nm Genauigkeit mit Warnschild versehen wird.

„Dieser Prozess ist, irgendwie das molekulare Äquivalent der Anwendung des globalen Positionsbestimmungssystems, um eine einzelne Person überall auf Erde aufzuspüren,“ sagte Pinaud. „Wir können optische Methoden anwenden, um einige verschiedene Proteine aufzuspüren, die mit Warnschild versehen werden mit Unterschiedlichfarbequantumspunkten, die Abstände zwischen ihnen zu messen und jene Ergebnisse zu verwenden, um die molekularen Interaktionen innerhalb der Zelle besser zu verstehen.“

Die Partikel, die mit den Peptidbeschichtungen entwickelt werden vom Weiss-Team verkleidet werden, können eine Zelle eintragen, ohne sein grundlegendes Arbeiten zu beeinflussen - eine wasserlösliche und biocompatible Dünnschicht für die Partikel herstellend, die anvisiert werden können, um an einzelne Proteine in der Livezelle zu binden.

„Da die Peptid-überzogenen Quantumspunkte klein sind, haben sie einfaches und schneller Eintrag durch die Zellmembran,“ sagte Pinaud. „Darüber hinaus, seit mehrfachen Peptiden von verschiedenen Längen und von Funktionen auf dem gleichen einzelnen Quantumspunkt abgegeben werden, könnten wir können sich die Schaffung von „intelligenten“ Fühlern mit mehrfachen Funktionen leicht vorstellen.“

Die Weiss-Teamwork auf Beschichtungen wurde von Natur aus angespornt. Einige Pflanzen und Bakterienzellen entwickelten eindeutige Fähigkeiten, um giftige Schwermetallionen als Strategie zu blockieren, um die giftige Umgebung aufzuräumen, in der sie wachsen. Diese Organismen synthetisieren die Peptide, genannt phytochelatins, die die Menge von giftig-freien Ionen verringern, indem sie stark auf den anorganischen nanoparticles binden, die von den abgesonderten giftigen Salzen und von anderen Produkten gemacht werden.

„Unsere Peptidbeschichtung überbrückt die Welt der anorganischen Chemie mit der organischen Welt auf der nmschuppe,“ sagte Weiss. „Ideal, werden diese Beschichtungen verwendet, um elektrischen Kontakt zwischen nanoscale anorganischen elektronischen Geräten und Funktionsproteinen zur Verfügung zu stellen, die zu die Entwicklung von neuen und starken „intelligenten Drogen führen würden,“ „schaltet intelligente Enzyme,“ „intelligente Katalysatoren,“ „Protein“ und viele anderen Funktionskreuzungen von anorganisch-organischen Substanzen.

„Die Möglichkeiten sind endlos,“ sagte Weiss. „Zum Beispiel, stellen Sie einfach sich das Potenzial für diesen Prozess in der Krebsbehandlung vor, wenn ein hybrider Nanoparticle hergestellt werden könnte, der speziell anvisiert wurde, um Krebszellen im Gehäuse zu kennzeichnen und zu zerstören.“

Am 29. April 2004 Bekannt gegebenth

Date Added: May 17, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 20:38

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