De Chemici hebben Unieke Deklaag Nanoscale Voor Anorganische Deeltjes - Nieuwe Technologie Ontwikkeld

Een UCLA-Geleid team van chemici heeft een unieke nieuwe deklaag voor anorganische deeltjes bij nanoscale ontwikkeld die de deeltjes als proteïnen kan kunnen vermommen - een proces dat deeltjes om als sondes toestaat te functioneren die de cel en de lichte omhoog individuele proteïnen kunnen doordringen binnen, en tot het potentieel voor toepassing in een brede waaier van drugontwikkeling, kenmerkende hulpmiddelen en medicijnen te leiden.

De bevindingen zullen in 19 Mei uitgave van het Dagboek van de Amerikaanse Chemische Maatschappij worden gepubliceerd.

De organische deklagen - korte kettingen van stringed aminozuren (peptides) - kunnen worden gebruikt om deeltjes te vermommen zo effectief genoemd „quantumpunten,“ „quantumstaven“ en „quantumdraden“ dat de cellen hen met proteïnen verwarren, zelfs wanneer de deklagen op deeltjes worden gebruikt die anorganisch en misschien zelfs giftig zijn.

„Deze peptide deklagen dienen als „kostuums van Halloween“ voor de deeltjes, en bedriegen de levende cel in het denken dat nanoparticles goedaardige, eiwit-als entiteiten,“ bovengenoemde professor Weiss, UCLA van Shimon van chemie en een lid van het Instituut van Californië NanoSystems van de universiteit zijn. „Dientengevolge, kunnen wij deze met een laag bedekte deeltjes gebruiken om de proteïnen in een levende cel te volgen en een waaier van studies uit te voeren op het moleculaire niveau, dat een belangrijke stap naar het gebruiken van nanotechnologie om praktische toepassingen voor biologie en geneeskunde tot stand te brengen.“ is

De Deeltjes die van halfgeleiders bij nanoscale (één-miljardste van een meter, of over één-duizendste de dikte van een menselijk haar) worden gemaakt hebben lang toepassingen in de elektronische en informatietechnologie industrieën gevonden. Bijvoorbeeld, is het actieve deel van één enkele transistor op een siliciumchip van Pentium een paar tienden van een nanometer in grootte. De halfgeleiderlaser die wordt gebruikt om digitale informatie te lezen over CD of een DVD heeft een actieve laag gelijkaardige afmetingen.

„Het Creëren van de capaciteit om dergelijke elektronische functies in de cel in te voeren en het inschakelen van hen met biologische functies konden enorme nieuwe mogelijkheden, zowel voor fundamentele biologische wetenschappen als voor medische en therapeutische toepassingen openen,“ bovengenoemde Weiss.

Één van deze elektronische functies is de emissie van licht geroepen fluorescentie. Gebruikend de nieuwe deklagen, heeft het team van Weiss in de cel verschillende kleur quantumpunten oplosbaar maken en kunnen introduceren die allen door één enkele blauwe lichtbron kunnen worden opgewekt.

De kleur het coderen methode is gelijkaardig aan het coderen van informatie die onderaan een optische geroepen vezel wordt verzonden, „golflengteafdeling het simultaan overseinen,“ of WDM. De peptide deklaagtechnologie kon, in principe, kleur biologie zelf, door „het schilderen“ verschillende proteïnen in de cel met verschillend-kleuren quantumpunten coderen.

Het onderzoeksteam omvat Weiss - de belangrijkste onderzoeker - en gediplomeerde student Fabien Pinaud, samen met hulp het onderzoekbiochemicus David S. King van UC Berkeley en hsiao-pingelt Moore, professor van moleculaire en celbiologie.

Weiss en Pinaud ontwikkelen methodes om quantumpunten van specifieke kleuren aan de verschillende proteïnen op de oppervlakte en de binnenkantcellen van cellen vast te maken.

De „Mensen hebben bijna 40.000 genen,“ bovengenoemde Weiss. Een „grote groep deze genen werkt op elk ogenblik, in elke single cell van ons lichaam, op zeer ingewikkelde manieren. Door een ondergroep van proteïnen in de cel met verschillende kleuren quantumpunten te schilderen, kunnen wij het moleculaire schakelschema, de dynamische herschikking van kringsknopen en de moleculaire interactie volgen - of, in het kort, de „moleculaire dans“ waarnemen die het leven zelf.“ bepaalt

Naast de capaciteit om vele verschillende proteïnen met afzonderlijke kleuren te schilderen en waar te nemen, kunnen de quantumpunten voor de uiteindelijke opsporingsgevoeligheid worden gebruikt: het waarnemen van één enkele molecule. Tot nu toe, is volgen en na één enkele proteïne in de cel uiterst uitdagend geweest en het equivalent van het zoeken naar de spreekwoordelijke naald in een hooiberg geweest.

Door de nieuwe methodes te gebruiken die bij UCLA worden ontwikkeld, en met een fluorescentiemicroscoop en van de hoog-gevoeligheidsweergave camera's waar te nemen, kunnen de onderzoekers één enkele proteïne volgen die met een fluorescente quantumpunt binnen een levende cel in drie afmetingen en binnen een paar nanometers van nauwkeurigheid wordt geëtiketteerd.

„Dit proces is, op één of andere manier het moleculaire equivalent van het gebruiken van het globale plaatsende systeem om één enkele persoon ter wereld overal te volgen,“ bovengenoemde Pinaud. „Wij kunnen optische methodes gebruiken om verscheidene verschillende proteïnen te volgen die met verschillend-kleuren quantumpunten worden geëtiketteerd, de afstanden tussen hen te meten en die bevindingen te gebruiken om de moleculaire interactie binnen de cel beter te begrijpen.“

De Deeltjes die met de peptide deklagen worden vermomd die door het team Weiss worden ontwikkeld kunnen een cel ingaan zonder zijn het fundamentele functioneren te beïnvloeden - creërend een in water oplosbare en biocompatibele dunne laag voor de deeltjes die kunnen worden gericht om aan individuele proteïnen in de levende cel te binden.

„Aangezien de peptide-met een laag bedekte quantumpunten klein zijn, hebben zij gemakkelijke en snelle ingang door het celmembraan,“ bovengenoemde Pinaud. „Daarnaast, aangezien veelvoudige peptides van diverse lengten en functies op de zelfde enige quantumpunt zouden kunnen worden gedeponeerd, kunnen wij de verwezenlijking van „slimme“ sondes met veelvoudige functies gemakkelijk voorzien.“

Het groepswerk Weiss op deklagen werd geïnspireerd door aard. Sommige installaties en bacteriëncellen evolueerden unieke mogelijkheden om giftige heavy-metal ionen als strategie te blokkeren om het giftige milieu schoon te maken waarin zij groeien. Deze organismen stellen geroepen peptides samen, phytochelatins, die de hoeveelheid giftvrije ionen door sterk aan anorganische nanoparticles verminderen te binden die van de gesekwestreerde giftige zouten en andere producten wordt gemaakt.

„Onze peptide deklaag overbrugt de anorganische chemiewereld met de organische wereld op de nanometerschaal,“ bovengenoemde Weiss. „Ideaal Gezien, zullen deze deklagen worden gebruikt om elektrocontact tussen nanoscale anorganische elektronische apparaten en functionele proteïnen te verstrekken, die zouden leiden tot de evolutie van nieuwe en krachtige „slimme drugs,“ „slimme enzymen,“ „slimme katalysators,“ „eiwitschakelaars“ en veel andere functionele hybriden van anorganisch-organische substanties.

De „mogelijkheden zijn eindeloos,“ bovengenoemde Weiss. „Bijvoorbeeld, veronderstel enkel het potentieel voor dit proces in kankerbehandeling, als hybride nanoparticle zou kunnen worden gecreeerd die specifiek werd gericht om kankercellen in het lichaam te identificeren en te vernietigen.“

Gepost 29th April 2004

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

Last Update: 12. June 2013 20:34

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