A equipe da UCLA liderada pelos químicos desenvolveu um novo revestimento exclusivo de partículas inorgânicas em nanoescala que pode ser capaz de disfarçar as partículas como proteínas - um processo que permite que as partículas funcionam como sondas que podem penetrar na célula e acender proteínas individuais dentro , e criar o potencial para aplicação em uma ampla gama de desenvolvimento de medicamentos, ferramentas de diagnóstico e medicamentos. Os resultados serão publicados na edição de 19 de maio do Journal of the American Chemical Society. Os revestimentos orgânicos - cadeias curtas de cordas aminoácidos (peptídeos) - pode ser usado para disfarçar partículas chamadas "pontos quânticos", "varas quantum" e "fios quânticos" de forma tão eficaz que o erro das células-los para as proteínas, mesmo quando os revestimentos são usado em partículas que são inorgânicos e possivelmente até mesmo tóxico. "Estes revestimentos peptídeo servir como 'Halloween trajes" para as partículas, e enganar o de células vivas a pensar que as nanopartículas são benignos, proteína-como entidades ", disse Shimon Weiss, UCLA professor de química e um membro da Califórnia da universidade NanoSystems Instituto . "Como resultado, podemos usar essas partículas revestidas para acompanhar as proteínas em uma célula viver e realizar uma série de estudos em nível molecular, que é um grande passo para o uso da nanotecnologia para criar aplicações práticas para biologia e medicina." Partículas feitas de semicondutores em escala nanométrica (um bilionésimo de um metro, ou cerca de um milésimo da espessura de um cabelo humano) há muito encontrado aplicações nas indústrias de tecnologia eletrônica e de informação. Por exemplo, a parte ativa de um único transistor em um chip de silício Pentium é alguns décimos de um nanômetro de tamanho. O laser semicondutor usado para ler as informações digitais em um CD ou DVD tem uma camada ativa de dimensões similares. "Criar a capacidade de importar tais funções eletrônicas para dentro da célula e entrosamento deles com funções biológicas poderia abrir novas possibilidades enormes, tanto para ciências biológicas básicas e para aplicações médicas e terapêuticas", disse Weiss. Uma dessas funções eletrônicas é a emissão de fluorescência chamado de luz. Usando a novos revestimentos, a equipe de Weiss foi capaz de solubilizar e introduzir na célula pontos de cores diferentes quântica que podem ser animado por uma única fonte de luz azul. O método de codificação de cores é similar para a codificação da informação que é enviada para uma fibra óptica, chamados de "multiplexação por divisão de comprimento de onda", ou WDM. A tecnologia de revestimento peptídeo poderia, em princípio, a cor codificar a própria biologia, por "pintura" diferentes proteínas na célula com pontos de diferentes cores quântica. A equipe de pesquisa inclui Weiss - o investigador principal - e estudante de graduação Fabien Pinaud, juntamente com a UC Berkeley assistente de pesquisa bioquímico David S. King e Hsiao-Ping Moore, professor de biologia molecular e celular. Weiss e Pinaud estão desenvolvendo métodos para fixar os pontos quânticos de cores específicas para diferentes proteínas na superfície de células e células dentro. "Os seres humanos têm cerca de 40.000 genes", disse Weiss. "Um grande grupo desses genes opera em cada momento, em cada célula do nosso corpo, de formas muito complicadas. Pintando um subconjunto de proteínas na célula com diferentes pontos de cor quântica, podemos seguir o circuito molecular, o rearranjo dinâmica dos nós do circuito e as interações moleculares - ou, em resumo, observar a "dança molecular 'que define a própria vida". Além da capacidade de pintar e observar muitas proteínas diferentes, com cores diferentes, os pontos quânticos podem ser usados para a sensibilidade de detecção de final: observando uma única molécula. Até agora, rastreamento e depois de uma única proteína na célula tem sido extremamente desafiadora e era o equivalente de procurar a proverbial agulha num palheiro. Usando os novos métodos desenvolvidos na UCLA, e observar com um microscópio de fluorescência e câmeras de alta sensibilidade de imagem, os pesquisadores poderão apontar uma única proteína marcado com um ponto quântico fluorescente dentro de uma célula viva em três dimensões e dentro de poucos nanômetros de precisão. "Esse processo é, de certa forma, o equivalente molecular de usar o sistema de posicionamento global para rastrear uma única pessoa em qualquer lugar na Terra", disse Pinaud. "Nós podemos usar métodos ópticos para rastrear várias proteínas diferentes pontos marcados com diferentes cores quântica, medir as distâncias entre eles e usar essas descobertas para entender melhor as interações moleculares dentro da célula." Partículas disfarçado com o peptídeo revestimentos desenvolvidos pela equipe de Weiss pode entrar na célula sem afetar seu funcionamento básico - criando uma camada solúvel em água e biocompatível fino para as partículas que podem ser direcionados para se ligar a proteínas individuais na célula viva. "Desde que os pontos peptídeo revestido quântica são pequenas, elas têm entrada fácil e rápida através da membrana celular", disse Pinaud. "Além disso, uma vez que vários peptídeos de vários tamanhos e funções pode ser depositado no mesmo ponto quântico único, podemos facilmente imaginar a criação de" inteligentes "sondas com múltiplas funções." O trabalho em equipe Weiss em revestimentos foi inspirada na natureza. Algumas plantas e células de bactérias evoluiu capacidades únicas para bloquear tóxicos de metais pesados íons como uma estratégia para limpar o ambiente tóxico em que crescem. Estes organismos sintetizar peptídeos, chamado fitoquelatinas, que reduzem a quantidade de substâncias tóxicas sem íons fortemente pela ligação a nanopartículas inorgânicas feito de sais seqüestrado tóxicos e outros produtos. "Nosso revestimento peptídeo pontes do mundo química inorgânica com o mundo orgânico em escala nanométrica", disse Weiss. "Idealmente, estes revestimentos serão utilizados para proporcionar o contato elétrico entre inorgânicos em nanoescala dispositivos eletrônicos e proteínas funcionais, o que levaria à evolução do romance e poderoso" drogas inteligentes "," enzimas inteligente "," catalisadores inteligentes, 'interruptores' proteínas ' e muitos outros híbridos inorgânicos-funcionais de substâncias orgânicas. "As possibilidades são infinitas", disse Weiss. "Por exemplo, imagine o potencial para esse processo no tratamento do câncer, se uma nanopartícula híbrido poderá ser criado que foi especificamente orientados para identificar e destruir as células cancerosas no corpo." |