I Chimici Hanno Sviluppato il Rivestimento Unico Per le Particelle Inorganiche - Nuova Tecnologia di Nanoscale

Un gruppo UCLA guidato dei chimici ha sviluppato un nuovo rivestimento unico per le particelle inorganiche al nanoscale che può potere travestire le particelle come proteine - un trattamento che permette che le particelle funzionino come sonde che possono penetrare la cella e illuminare le diverse proteine dentro e che crea il potenziale per l'applicazione in una vasta gamma di in sviluppo della droga, di in strumenti diagnostici e di farmaci.

I risultati saranno pubblicati nell'edizione del 19 maggio del Giornale della Società di Prodotto Chimico Americano.

I rivestimenti organici - brevi catene degli amminoacidi messi insieme (peptidi) - possono essere usati per travestire le particelle chiamate “punti di quantum,„ “coni retinici di quantum„ e “quantum collega„ così efficacemente che le celle le confondono le proteine, anche quando i rivestimenti sono usati sulle particelle che sono inorganiche e possibilmente anche tossiche.

“Questi rivestimenti del peptide serviscono da “Halloween costumes„ per le particelle ed ingannano la cella in tensione nel pensiero che le nanoparticelle sono benigne, entità del tipo di proteina,„ hanno detto Shimon Weiss, il professor del UCLA di chimica e un membro dell'Istituto della California NanoSystems dell'università. “Di conseguenza, possiamo usare queste particelle rivestite per tenere la carreggiata le proteine in una cella in tensione e per condurre un intervallo degli studi al livello molecolare, che è un punto importante verso usando la nanotecnologia per creare le domande pratiche di biologia e medicina.„

Le Particelle fatte dei semiconduttori al nanoscale (un-bilionesimo di un metro, o circa il un-millesimo lo spessore dei capelli umani) lungamente hanno trovato le applicazioni nell'elettronico e nelle industrie dell'informatica. Per esempio, la parte attiva di singolo transistor su un chip di silicio del Pentium è alcuni decimi di un nanometro nella dimensione. Il laser a semiconduttore utilizzato per indicare le informazioni digitali su un CD o su un DVD ha un livello attivo di simili dimensioni.

“Creare la capacità di includere tali funzioni elettroniche nella cella ed ingranarle le funzioni biologiche potrebbero aprire le nuove possibilità tremende, sia per le scienze biologiche di base che per le applicazioni mediche e terapeutiche,„ Weiss ha detto.

Una di queste funzioni elettroniche è l'emissione della fluorescenza chiamata indicatore luminoso. Facendo Uso di nuovi rivestimenti, il gruppo di Weiss ha potuto solubilizzare e presentare nei punti differenti di quantum di colore delle cellule che possono tutti essere eccitati da una singola sorgente luminosa blu.

Il metodo di codifica di colore è simile alla codifica delle informazioni che sono inviate giù una fibra ottica, chiamata “Wavelength Division Multiplexing,„ o WDM. La tecnologia della mano del peptide potrebbe, in linea di principio, colore codifica la biologia stessa, dalle proteine differenti “di verniciatura„ nella cella con i punti di quantum di differente-colore.

Il gruppo di ricerca include Weiss - il ricercatore principale - ed il dottorando Fabien Pinaud, con il biochimico di aiuto David S. Re e il Hsiao-Ping Moore, il professor di molecolare e biologia cellulare della ricerca di Uc Berkeley.

Weiss e Pinaud stanno mettendo a punto i metodi per fissare i punti di quantum dei colori specifici alle proteine differenti sulle celle della superficie e dell'interno delle cellule.

“Gli Esseri Umani hanno vicino a 40.000 geni,„ Weiss ha detto. “Un grande gruppo di questi geni funziona ad ogni momento, in ogna singolo cella del nostro organismo, nei modi molto complicati. Dipingendo un sottoinsieme delle proteine nella cella con differenti punti di quantum di colore, possiamo seguire i circuiti molecolari, la riorganizzazione dinamica dei vertici del circuito e le interazioni molecolari - o, in breve, osservare “il ballo molecolare„ che definisce la vita stessa.„

Oltre alla capacità di dipingere ed osservare molte proteine differenti con i colori separati, i punti di quantum possono essere usati per l'ultima sensibilità di rilevazione: osservazione della molecola singola. Finora, tenere la carreggiata e seguire una singola proteina nella cella sono stati estremamente provocatori ed erano l'equivalente di ricerca il ago di stampa proverbiale in un mucchio di fieno.

Usando i nuovi metodi messi a punto al UCLA e l'osservazione con un microscopio di fluorescenza e le macchine fotografiche della rappresentazione della alto-sensibilità, i ricercatori possono tenere la carreggiata una singola proteina etichettata con un punto fluorescente di quantum dentro una cella vivente in tre dimensioni ed all'interno di alcuni nanometri di accuratezza.

“Questo trattamento è, per alcuni versi, l'equivalente molecolare di per mezzo del sistema di posizionamento globale per tenere la carreggiata una singola persona dovunque su terra,„ Pinaud ha detto. “Possiamo usare i metodi ottici per tenere la carreggiata varie proteine etichettate con i punti di quantum di differente-colore, per misurare le distanze loro e per usare quei risultati per capire meglio le interazioni molecolari dentro la cella.„

Le Particelle travestite con i rivestimenti del peptide sviluppati dal gruppo di Weiss possono registrare una cella senza pregiudicare il suo funzionamento di base - creando uno strato sottile solubile in acqua e biocompatibile per le particelle che possono essere mirate a per legare alle diverse proteine nella cella in tensione.

“Poiché i punti peptide-rivestiti di quantum sono piccoli, hanno facile ed entrata rapida tramite la membrana cellulare,„ Pinaud ha detto. “Inoltre, dai peptidi multipli di varie lunghezze e funzioni potremmo essere depositati sullo stesso singolo punto di quantum, possiamo prevedere facilmente la creazione delle sonde “astute„ con le funzioni multiple.„

Il lavoro di squadra di Weiss sui rivestimenti è stato ispirato di natura. Alcuni impianti e celle dei batteri hanno evoluto le capacità uniche per bloccare gli ioni di metalli pesanti tossici come strategia per pulire l'ambiente tossico in cui si sviluppano. Questi organismi sintetizzano i peptidi, chiamati phytochelatins, che riducono la quantità di ioni protetti contro gli agenti tossici forte legando alle nanoparticelle inorganiche fatte dei sali tossici sequestrati e di altri prodotti.

“Il Nostro rivestimento del peptide getta un ponte sul mondo di chimica inorganica con il mondo organico sul disgaggio di nanometro,„ Weiss ha detto. “Nel Migliore Dei Casi, questi rivestimenti saranno usati per fornire il contatto elettrico fra gli apparecchi elettronici inorganici del nanoscale e le proteine funzionali, che piombo all'evoluzione “delle droghe astute novelle e potenti,„ “enzimi astuti,„ “catalizzatori astuti,„ “opzioni della proteina e molti altri ibridi funzionali delle sostanze inorganico-organiche.

“Le possibilità sono senza fine,„ Weiss ha detto. “Per esempio, immagini appena il potenziale per questo trattamento nel trattamento del cancro, se una nanoparticella ibrida potesse essere creata che specificamente è stata mirata a per identificare e distruggere le cellule tumorali nell'organismo.„

29 aprile 2004 Inviatoth

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

Last Update: 12. June 2013 20:40

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit