Un equipo de la UCLA dirigido por los químicos ha desarrollado una capa nueva y única de partículas inorgánicas a escala nanométrica que puede ser capaz de disimular las partículas como las proteínas - un proceso que permite que las partículas funcionan como sondas que pueden penetrar en la célula y se encienden las proteínas individuales en el interior , y crear el potencial para su aplicación en una amplia gama de desarrollo de medicamentos, herramientas de diagnóstico y medicamentos. Los resultados serán publicados en la edición del 19 de mayo de la Journal of the American Chemical Society. Los recubrimientos orgánicos - cadenas cortas de aminoácidos de cuerda (péptidos) - puede ser utilizado para disfrazar unas partículas llamadas "puntos cuánticos", "barras cuántica" y "cables cuánticos" con tanta eficacia que la confunden a las células a las proteínas, incluso cuando los recubrimientos se utilizados en las partículas que son inorgánicos y, posiblemente, incluso tóxicos. "Estos recubrimientos péptido servir como" disfraces de Halloween "de las partículas, y el truco de células vivas en el pensamiento de que las nanopartículas son benignos, como la proteína de las entidades", dijo Shimon Weiss, profesor de UCLA de la química y miembro de California de la Universidad Instituto de Nanosistemas . "Como resultado, podemos utilizar estas partículas recubiertas para hacer un seguimiento de las proteínas en una célula viva y llevar a cabo una serie de estudios a nivel molecular, que es un paso importante hacia el uso de la nanotecnología para crear aplicaciones prácticas para la biología y la medicina." Las partículas hechas de semiconductores a escala nanométrica (una billonésima de un metro, o alrededor de una milésima del grosor de un cabello humano) desde hace mucho tiempo encontrar aplicaciones en las industrias de tecnología electrónica e informática. Por ejemplo, la parte activa de un solo transistor en un chip Pentium de silicio es de unas pocas décimas de un nanómetro de tamaño. El láser de semiconductores que se utilizan para leer la información digital en un CD o DVD tiene una capa activa de dimensiones similares. "La creación de la capacidad de importar tales funciones electrónicas en la célula y mallado con las funciones biológicas podrían abrir enormes nuevas posibilidades, tanto para las ciencias básicas biológicas y para aplicaciones médicas y terapéuticas", dijo Weiss. Una de estas funciones electrónicas es la emisión de fluorescencia con luz llamado. Utilizando los nuevos recubrimientos, el equipo de Weiss ha sido capaz de solubilizar e introducir en la celda de color diferentes puntos cuánticos que pueden ser excitado por una fuente de luz azul único. El método de codificación de color es similar a la codificación de la información que es enviada por una fibra óptica, llamado "multiplexación por división de longitud de onda", o WDM. La tecnología de recubrimiento péptido podría, en principio, el color codificar la propia biología, por "pintar" las distintas proteínas en la célula con diferentes colores los puntos cuánticos. El equipo de investigación incluye Weiss - el investigador principal - y el estudiante graduado Fabien Pinaud, junto con la Universidad de Berkeley asistente de investigación bioquímico David S. King y Hsiao-Ping Moore, profesor de biología molecular y celular. Weiss y Pinaud están desarrollando métodos para fijar los puntos cuánticos de colores específicos para las diferentes proteínas en la superficie de las células y las células en el interior. "Los seres humanos tienen cerca de 40.000 genes", dijo Weiss. "Un gran grupo de estos genes funciona en cada momento, en cada célula de nuestro cuerpo, de una manera muy complicada. Pintando un subconjunto de proteínas en la célula con diferentes colores los puntos cuánticos, podemos seguir el trazado de circuito molecular, la reorganización dinámica de los nodos del circuito y las interacciones moleculares - o, en definitiva, la 'danza molecular "que define la vida misma". Además de la capacidad de pintar y observar muchas proteínas diferentes con colores diferentes, los puntos cuánticos se pueden utilizar para la sensibilidad de detección máxima: la observación de una sola molécula. Hasta ahora, el seguimiento y después de una sola proteína en la célula ha sido un gran desafío y es el equivalente de la búsqueda de la proverbial aguja en un pajar. Mediante el uso de los nuevos métodos desarrollados en la UCLA, y observando con un microscopio de fluorescencia de alta sensibilidad y cámaras de imagen, los investigadores pueden rastrear una sola proteína etiquetados con un punto cuántico fluorescente dentro de una célula viva en tres dimensiones y dentro de unos pocos nanómetros de precisión. "Este proceso es, en cierto modo, el equivalente molecular de utilizar el sistema de posicionamiento global para el seguimiento de una sola persona en cualquier lugar del mundo", dijo Pinaud. "Podemos usar métodos ópticos para rastrear varias proteínas marcadas con diferentes colores los puntos cuánticos, medir las distancias entre ellos y utilizar las conclusiones para comprender mejor las interacciones moleculares dentro de la célula." Partículas disfrazados con los recubrimientos péptido desarrollado por el equipo de Weiss puede entrar en una célula sin afectar su funcionamiento básico - la creación de una fina capa soluble en agua y biocompatibles para las partículas que pueden ser objetivo de unirse a las proteínas individuales en la célula viva. "Dado que los puntos cuánticos recubiertos péptido son pequeños, tienen la entrada fácil y rápida a través de la membrana celular", dijo Pinaud. "Además, dado que varios péptidos de diferentes longitudes y funciones pueden ser depositados en el mismo punto cuántico simple, es fácil imaginar la creación de" inteligente "de las sondas con múltiples funciones." El trabajo en equipo Weiss en los recubrimientos fue inspirado por la naturaleza. Algunas plantas y células de las bacterias desarrollado la capacidad única de bloquear tóxicos iones de metales pesados como una estrategia para limpiar el medio ambiente tóxico en el que crecen. Estos organismos sintetizan péptidos, llamado fitoquelatinas, que reducen la cantidad de iones libres de tóxicos por fuerza vinculante a las nanopartículas inorgánicas hecho de las sales secuestradas tóxicos y otros productos. "Nuestro recubrimiento péptido puentes del mundo química inorgánica con el mundo orgánico en la escala nanométrica", dijo Weiss. "Idealmente, estos recubrimientos se utilizan para proporcionar contacto eléctrico entre los dispositivos de nanoescala inorgánicos electrónica y funcional de las proteínas, lo que llevaría a la evolución de la novela y de gran alcance" drogas inteligentes "," las enzimas inteligente "," catalizadores inteligente "," interruptores de proteínas " y muchos otros híbridos inorgánicos-funcional de sustancias orgánicas. "Las posibilidades son infinitas", dijo Weiss. "Por ejemplo, imagina el potencial de este proceso en el tratamiento del cáncer, si una nanopartícula híbrido podría ser creado que se dirige específicamente a identificar y destruir las células cancerosas en el cuerpo." |