UCLA johtama tiimi kemistit on kehittänyt uuden ainutlaatuisen pinnoitteen epäorgaanisten hiukkasten nanomittakaava että ehkä naamioida hiukkasia kuin proteiineja - prosessi, jonka avulla hiukkaset toimivat anturit, jotka voivat tunkeutua soluun ja syttyä yksittäisiin proteiineihin sisällä ja luoda mahdollisuuksia sovellettavaksi monenlaisia lääkekehityksen, diagnoosimenetelmien ja lääkitys. Tulokset julkaistaan vuonna 19 toukokuu painos Journal of American Chemical Society. Orgaaniset pinnoitteet - lyhyiden ketjujen kielisoitinten aminohappojen (peptidejä) - voidaan käyttää peittämään hiukkasia kutsutaan "kvanttipisteiden," "kvantti tangot" ja "kvantti johdot" niin tehokkaasti, että solut erehtyä pitämään niitä proteiineja, vaikka pinnoitteet ovat käytetään hiukkasia, jotka ovat epäorgaanisia ja mahdollisesti jopa myrkyllisiä. "Nämä peptidi pinnoitteet toimivat" Halloween puvut "varten hiukkasia, ja temppu elävien solujen luulemaan, että nanohiukkaset ovat hyvänlaatuisia, proteiini-kuin yhteisöt", sanoi Shimon Weiss, UCLA kemian professori ja jäsen yliopiston Kalifornian nanojärjestelmät Institute . "Tämän seurauksena voimme käyttää näitä päällystettyjä hiukkasia seurata proteiineja elävien solujen ja tehdä erilaisia tutkimuksia molekyylitasolla, joka on merkittävä askel kohti nanoteknologian avulla luoda käytännön sovelluksia biologian ja lääketieteen alalla." Hiukkaset valmistettu puolijohteiden nanomittakaava (yhden metrin miljardisosa eli noin tuhannesosa paksuus hiuksista) ovat jo pitkään todettu sovelluksia sähkö-ja tietotekniikan aloilla. Esimerkiksi aktiivinen osa yhden transistorin on Pentium piisiru on muutama kymmenystä nanometrin kokoisia. Puolijohdelaser käytetään lukemaan digitaalista tietoa CD tai DVD on aktiivinen kerros samanlaisia ulottuvuuksia. "Creating kyky tuoda tällaisia elektronisia toimintoja soluun ja niveltyisivät niitä biologisia toimintoja voisi avata valtavasti uusia mahdollisuuksia, niin peruskoulutuksesta biotieteiden ja lääke-ja terapeuttisiin sovelluksiin", Weiss sanoi. Yksi näistä elektronisia toimintoja on päästöjen valon nimeltään fluoresenssi. Käyttämällä uusia pinnoitteita, Weiss "joukkue on kyennyt liuottavat ja sisällyttää solun eri väriä kvanttipisteiden että kaikki voidaan innoissaan yksi sininen valonlähde. Värikoodausstandardi menetelmä on samanlainen kuin koodauksen lähetettävät tiedot alas valokuitu, nimeltään "aallonpituus kanavointitekniikkaa" tai WDM. Peptidi pinnoite tekniikka voisi periaatteessa väri koodata biologia itseään, jota "maalaus" eri proteiineja solujen eri-väri kvanttipisteiden. Tutkimusryhmä kuuluu Weiss - päätutkija - ja jatko-opiskelija Fabien Pinaud yhdessä UC Berkeley avustaja tutkimus biokemisti David S. King ja Hsiao-Ping Moore, professori molekyyli-ja solubiologian. Weiss ja Pinaud kehittävät menetelmiä liittää kvanttipisteiden tiettyjen värien eri proteiineja solujen pinnalla ja solujen sisällä. "Ihmiset ovat lähellä 40000 geenejä", Weiss sanoi. "Suuri joukko näistä geeneistä toimii joka hetki, jokaisessa solussa kehomme, hyvin monimutkainen tavoilla. Maalaamalla osajoukko proteiineja solun eri väriä kvanttipisteiden, voimme seurata molekyyli piiri, dynaaminen uudelleenjärjestelyt piirin solmuja ja molekyylien väliset vuorovaikutukset - tai lyhyt, tarkkailla "molekyyli tanssi", joka määrittelee itse elämää. " Lisäksi kykyä maalata ja tarkkailla useita eri proteiineja erilliset värit, kvanttipisteiden voidaan käyttää paras keino herkkyys: havainnoimalla yhden molekyylin. Tähän asti seuranta ja kerta proteiini solussa on ollut erittäin haastava ja oli vastine etsivät kuuluisa neulaa heinäsuovasta. Käyttämällä uusia menetelmiä kehitetään UCLA, ja seuranneet fluoresenssi mikroskooppi ja herkän kuvannuskameroita, tutkijat voivat seurata yhden proteiinin tagged with loisteputki kvanttipiste sisällä elävän solun kolmiulotteisesti ja muutaman nanometrin tarkkuudella. "Tämä prosessi on, tietyllä tavalla, molekyyli vastaa käyttämällä Global Positioning System seurata yksi henkilö missä tahansa maapallolla," Pinaud sanoi. "Voimme käyttää optisia menetelmiä seurata useita eri proteiineja koodattu eri värin kvanttipisteiden, mitata etäisyyksiä toisistaan ja käyttää havainnoistaan paremmin ymmärtää molekyylien väliset vuorovaikutukset solun sisällä." Hiukkaset naamioitu kanssa peptidi pinnoitteet kehittämä Weiss joukkue voi syöttää soluun vaikuttamatta perus toimintaan - luoda vesiliukoinen ja biologisesti ohut kerros hiukkasia, jotka voidaan kohdistaa sitoa yksittäisiä proteiineja elävien solujen. "Koska peptidi-pinnoitettu kvanttipisteiden ovat pieniä, ne ovat helppo ja nopea pääsy läpi solukalvon" Pinaud sanoi. "Lisäksi, koska useita peptidejä eri pituisia ja toimintoja voitaisiin tallettaa samaan yhden kvanttipiste, voimme helposti kuvitella luoda" älykkäitä "antureilla useita toimintoja." Weiss tiimityö on pinnoitteet oli luonnon innoittamana. Jotkut kasvit ja bakteerit solut kehittyivät ainutlaatuiset mahdollisuudet estää myrkyllisiä raskasmetalleja ioneja strategiaksi siivota myrkyllisiä ympäristön, jossa ne kasvavat. Nämä organismit syntetisoimaan peptidejä, nimeltään phytochelatins, että vähentää myrkyttömiä ionien by voimakkaasti sitova epäorgaanisiin nanohiukkasia valmistetaan eristäytynyt myrkyllisiä suoloja ja muita tuotteita. "Meidän peptidi pinnoite sillat epäorgaanisen kemian maailman orgaanisen maailman nanometrin mittakaavassa", Weiss sanoi. "Ihannetapauksessa nämä pinnoitteet voidaan esittää sähköinen kosketus välillä nanomittakaavan epäorgaanisten elektronisten laitteiden ja toiminnallisia proteiineja, mikä johtaisi kehitystä romaani ja voimakas" Nootropiini, "" älykkäitä entsyymit, "" älykkäitä katalyyttejä, "" proteiini kytkimiä " ja monet muut toiminnalliset hybridit epäorgaanisten-orgaanisia aineita. "Mahdollisuudet ovat rajattomat", Weiss sanoi. "Esimerkiksi juuri kuvitella mahdollisuuksia tämän prosessin syövän hoidossa, jos hybridi nanohiukkasten voitaisiin luoda joka oli nimenomaan kohdistettu tunnistaa ja tuhota syöpäsoluja elimistössä." |