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Los Químicos Han Desarrollado la Capa Única Para las Partículas Inorgánicas - Nueva Tecnología de Nanoscale

Las personas UCLA-llevadas de químicos han desarrollado una nueva capa única para las partículas inorgánicas en el nanoscale que puede poder disfrazar las partículas como proteínas - un proceso que permita que las partículas funcionen como las antenas que pueden penetrar la célula y encender hacia arriba las proteínas individuales dentro, y cree el potencial para la aplicación en una amplia gama de revelado de la droga, de herramientas diagnósticas y de medicaciones.

Las conclusión serán publicadas en la edición del 19 de mayo del Gorrón de la Sociedad de Substancia Química Americana.

Las capas orgánicas - encadenamientos cortos de los aminoácidos atados (péptidos) - se pueden utilizar para disfrazar las partículas llamadas los “puntos del quantum,” las “varillas del quantum” y “quantum alambran” tan efectivo que las células las confunden desde proteínas, incluso cuando las capas se utilizan en las partículas que son inorgánicas y posiblemente incluso tóxicas.

“Estas capas del péptido sirven como “Disfraces de Halloween para las partículas, y engañan la célula viva en el pensamiento de que los nanoparticles son benignos, proteína-como entidades,” dijo Shimon Weiss, el profesor del UCLA de la química y a una pieza del Instituto de California NanoSystems de la universidad. “Como consecuencia, podemos utilizar estas partículas revestidas para seguir su trayectoria las proteínas en una célula viva y para conducto un rango de estudios en el nivel molecular, que es un paso de progresión importante hacia usar la nanotecnología para crear las aplicaciones prácticas para la biología y el remedio.”

Las Partículas hechas de semiconductores en el nanoscale (uno-milmillonésima de un contador, o sobre uno-milésimo el espesor de un cabello humano) han encontrado de largo aplicaciones en las industrias de la tecnología de la información electrónica y. Por ejemplo, la pieza activa de un único transistor en un chip de silicio del Pentium es algunos décimos de un nanómetro de tamaño. El laser del semiconductor usado para leer la información digital en un CD o DVD tiene una capa activa de dimensiones similares.

“Crear la capacidad de importar tales funciones electrónicas en la célula y engranarlas con funciones biológicas podrían abrir enormes nuevas posibilidades, para las ciencias biológicas básicas y para las aplicaciones médicas y terapéuticas,” Weiss dijo.

Una de estas funciones electrónicas es la emisión de la fluorescencia llamada luz. Usando las nuevas capas, las personas de Weiss han podido solubilizar e introducir en los diversos puntos del quantum del color de la célula que se pueden todos excitar por una única fuente de luz azul.

El método de codificación del color es similar a la codificación de la información que se envía abajo de una fibra óptica, llamada “multiplexación de división de longitud de onda,” o WDM. La tecnología de la capa del péptido podría, en principio, color codifica la biología sí mismo, por diversas proteínas de “pintura” en la célula con los puntos del quantum del diferente-color.

El equipo de investigación incluye Weiss - el investigador principal - y al estudiante de tercer ciclo Fabián Pinaud, junto con el bioquímico auxiliar David S. Rey y Hsiao-Silbido de bala Moore, profesor de molecular y biología celular de la investigación de Uc Berkeley.

Weiss y Pinaud están desarrollando métodos para asociar los puntos del quantum de colores específicos a las diversas proteínas en las células de la superficie y del interior de las células.

Los “Seres Humanos tienen cerca de 40.000 genes,” Weiss dijo. “Un grupo grande de estos genes operatorio en cada momento, en cada célula de nuestro cuerpo, de maneras muy complicadas. Pintando un subconjunto de proteínas en la célula con diversos puntos del quantum del color, podemos seguir el conjunto de circuitos molecular, el cambio dinámico de los nodos del circuito y las acciones recíprocas moleculares - o, en fin, para observar la “danza molecular” que define la vida sí mismo.”

Además de la capacidad de pintar y de observar muchas diversas proteínas con colores separados, los puntos del quantum se pueden utilizar para la sensibilidad final de la detección: observación de una única molécula. Hasta ahora, seguir su trayectoria y lo que sigue una única proteína en la célula ha sido extremadamente desafiadores y eran el equivalente de explorar para la aguja proverbial en un pajar.

Usando los nuevos métodos desarrollados en el UCLA, y la observación con un microscopio de fluorescencia y las cámaras de la proyección de imagen de la alto-sensibilidad, los investigadores pueden seguir su trayectoria una única proteína marcada con etiqueta con un punto fluorescente del quantum dentro de una célula viva en tres dimensiones y dentro de algunos nanómetros de exactitud.

“Este proceso es, en cierto modo, el equivalente molecular de usar el sistema de navegación mundial para seguir su trayectoria a una única persona dondequiera en la tierra,” Pinaud dijo. “Podemos utilizar métodos ópticos para seguir su trayectoria varias diversas proteínas marcadas con etiqueta con los puntos del quantum del diferente-color, para medir las distancias entre ellas y para utilizar esas conclusión para entender mejor las acciones recíprocas moleculares dentro de la célula.”

Las Partículas disfrazadas con las capas del péptido desarrolladas por las personas de Weiss pueden incorporar una célula sin afectar a su funcionamiento básico - creando una capa delgada soluble en agua y biocompatible para las partículas que se pueden apuntar para atar a las proteínas individuales en la célula viva.

“Puesto Que los puntos péptido-revestidos del quantum son pequeños, tienen fácil y asiento rápido a través de la membrana celular,” Pinaud dijo. “Además, desde los péptidos múltiples de diversas longitudes y funciones podríamos ser depositados en el mismo único punto del quantum, podemos prever fácilmente la creación antenas “elegantes de” con funciones múltiples.”

El trabajo en equipo de Weiss en capas fue inspirado por naturaleza. Algunas instalaciones y células de las bacterias desarrollaron capacidades únicas para cegar los iones de metales pesados tóxicos como estrategia para limpiar el ambiente tóxico en el cual crecen. Estos organismos sintetizan los péptidos, llamados los phytochelatins, que reducen la cantidad de iones no tóxicos fuertemente atando a los nanoparticles inorgánicos hechos de las sales tóxicas secuestradas y de otros productos.

“Nuestra capa del péptido puentea el mundo de la química inorgánica con el mundo orgánico en la escala del nanómetro,” Weiss dijo. “Idealmente, estas capas serán utilizadas para proporcionar al contacto eléctrico entre los dispositivos electrónicos inorgánicos del nanoscale y las proteínas funcionales, que llevarían a la evolución “de drogas elegantes nuevas y potentes,” “las enzimas elegantes,” “los catalizadores elegantes,” “proteína cambian” y muchos otros híbridos funcionales de substancias inorgánico-orgánicas.

“Las posibilidades son sin fin,” Weiss dijo. “Por ejemplo, apenas imagínese el potencial para este proceso en el tratamiento contra el cáncer, si un nanoparticle híbrido podría ser creado que fue apuntado específicamente para determinar y para destruir a las células cancerosas en el cuerpo.”

29 de abril de 2004 Asentadoth

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

Last Update: 12. June 2013 20:52

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