Une équipe de l'UCLA-conduit de chimistes a développé un revêtement nouveau et unique pour les particules inorganiques à l'échelle nanométrique qui pourraient être en mesure de dissimuler les particules comme les protéines - un processus qui permet aux particules de fonctionner comme des sondes qui peuvent pénétrer dans la cellule et de la lumière jusqu'à l'intérieur des protéines individuelles , et de créer le potentiel d'application dans un large éventail de développement de médicaments, outils diagnostiques et des médicaments. Les résultats seront publiés en mai 19 édition du Journal de l'American Chemical Society. Les revêtements organiques - de courtes chaînes d'acides aminés cordes (peptides) - peut être utilisé pour dissimuler des particules appelées «points quantiques», «tiges quantique» et «fils quantiques» si efficacement que l'erreur de les cellules des protéines, même lorsque les revêtements sont utilisées sur des particules qui sont inorganiques et peut-être même toxique. "Ces revêtements peptide servir de« costumes d'Halloween »pour les particules, et tromper les cellules vivantes en pensant que les nanoparticules sont bénignes, en protéines comme des entités", a déclaré Shimon Weiss, UCLA professeur de chimie et membre de l'Institut universitaire NanoSystems Californie . "En conséquence, nous pouvons utiliser ces particules enrobées de suivre les protéines dans une cellule de vivre et de mener une série d'études au niveau moléculaire, qui est une étape importante vers l'utilisation de la nanotechnologie pour créer des applications pratiques pour la biologie et la médecine." Particules fait des semiconducteurs à l'échelle nanométrique (un milliardième de mètre, soit environ un millième de l'épaisseur d'un cheveu humain) ont depuis longtemps trouvé des applications dans les industries de technologie électronique et informatique. Par exemple, la partie active d'un seul transistor sur une puce de silicium est un Pentium quelques dixièmes de nanomètre. Le laser à semiconducteur utilisé pour lire des informations numériques sur un CD ou un DVD a une couche active de dimensions similaires. «Créer la possibilité d'importer ces fonctions électroniques dans la cellule et le maillage entre eux avec des fonctions biologiques pourrait ouvrir d'immenses possibilités nouvelles, tant pour les sciences fondamentales biologiques et pour des applications médicales et thérapeutiques», a déclaré Weiss. Une de ces fonctions électroniques est l'émission de fluorescence appelé lumière. Utiliser les revêtements nouveaux, l'équipe de Weiss a été capable de solubiliser et introduire dans la cellule différents points quantiques de couleur qui peuvent tous être excité par une source de lumière bleue unique. La méthode de codage couleur est semblable à l'encodage de l'information qui est envoyé d'une fibre optique, appelé "multiplexage par répartition en longueur d'onde», ou WDM. La technologie de revêtement peptide pourrait, en principe, la couleur encode la biologie elle-même, par "peinture" de différentes protéines dans la cellule avec des points quantiques de différentes couleurs. L'équipe de recherche comprend Weiss - le chercheur principal - et l'étudiant diplômé Fabien Pinaud, avec UC Berkeley assistant de recherche biochimiste David King S. et Hsiao-ping Moore, professeur de biologie moléculaire et cellulaire. Weiss et Pinaud sont le développement de méthodes pour fixer les points quantiques de couleurs spécifiques pour les différentes protéines sur la surface des cellules et des cellules à l'intérieur. «Les humains ont près de 40 000 gènes», a déclaré Weiss. "Un groupe important de ces gènes opère à chaque instant, dans chaque cellule de notre corps, de manière très compliquée. En peignant un sous-ensemble de protéines dans la cellule avec différents points quantiques de couleur, nous pouvons suivre les circuits moléculaires, le réarrangement dynamique des nœuds du circuit et les interactions moléculaires - ou, en bref, d'observer la «danse moléculaire» qui définit la vie elle-même ». En plus de la capacité de peindre et d'observer de nombreuses protéines différentes avec des couleurs distinctes, les points quantiques peuvent être utilisés pour la sensibilité de détection ultime: en observant une seule molécule. Jusqu'à présent, le suivi et la suite d'une seule protéine dans la cellule a été extrêmement difficile et a été l'équivalent de la recherche de la fameuse aiguille dans une botte de foin. En utilisant les nouvelles méthodes développées à l'UCLA, et observant avec un microscope à fluorescence et de caméras à haute sensibilité, les chercheurs peuvent suivre une seule protéine marqués par un point quantique à l'intérieur fluorescente d'une cellule vivante en trois dimensions et à l'intérieur de quelques nanomètres de précision. «Ce processus est, à certains égards, l'équivalent moléculaire de l'utilisation du système de positionnement global pour suivre une seule personne n'importe où sur terre", a déclaré Pinaud. «Nous pouvons utiliser des méthodes optiques pour suivre plusieurs protéines différentes taggés avec des points quantiques de différentes couleurs, de mesurer les distances entre eux et d'utiliser ces résultats afin de mieux comprendre les interactions moléculaires dans la cellule." Particules déguisés avec les revêtements de peptide développée par l'équipe Weiss peut entrer dans une cellule sans affecter son fonctionnement de base - en créant une couche soluble dans l'eau et biocompatible pour les particules fines qui peuvent être ciblées de se lier aux protéines individuelles dans les cellules vivantes. "Depuis les points quantiques peptide enduits sont petits, ils ont une entrée facile et rapide à travers la membrane cellulaire», a déclaré Pinaud. "En outre, depuis plusieurs peptides de différentes longueurs et les fonctions pourraient être déposés sur le point quantique seul et même, nous pouvons facilement imaginer la création de« intelligentes »des sondes avec de multiples fonctions." Le travail en équipe sur des revêtements Weiss a été inspiré par la nature. Certaines plantes et des cellules de bactéries ont évolué capacités uniques de bloquer toxiques ions de métaux lourds comme une stratégie pour assainir l'environnement toxique dans lequel ils grandissent. Ces organismes synthétisent des peptides, appelés phytochélatines, qui réduisent la quantité de substances toxiques sans ions par une forte liaison aux nanoparticules inorganiques citer les sels toxiques séquestré et autres produits. «Notre revêtement peptide ponts du monde avec la chimie inorganique au monde organique à l'échelle nanométrique", a déclaré Weiss. «Idéalement, ces revêtements seront utilisées pour fournir un contact électrique entre nanométriques inorganiques appareils électroniques et des protéines fonctionnelles, ce qui conduirait à l'évolution des nouvelles et puissantes" smart drugs »,« enzymes intelligentes »,« catalyseurs à puce, «commutateurs protéines ' et bien d'autres hybrides fonctionnels de substances inorganiques-organiques. "Les possibilités sont infinies", a déclaré Weiss. «Par exemple, imaginez le potentiel de ce processus dans le traitement du cancer, si une nanoparticule hybride pourrait être créée qui a été spécifiquement ciblées pour identifier et détruire les cellules cancéreuses dans le corps." |