Os Químicos Desenvolveram o Revestimento Original Para Partículas Inorgánicas - Nova Tecnologia de Nanoscale

Uma equipe UCLA-conduzida dos químicos desenvolveu um revestimento novo original para partículas inorgánicas no nanoscale que pode poder disfarçar as partículas como proteínas - um processo que permita que as partículas funcionem como as pontas de prova que podem penetrar a pilha e iluminar acima proteínas individuais para dentro, e crie o potencial para a aplicação em uma vasta gama de revelação da droga, de ferramentas diagnósticas e de medicamentações.

Os resultados serão publicados na edição do 19 de maio do Jornal da Sociedade de Produto Químico Americano.

Os revestimentos orgânicos - correntes curtos de ácidos aminados amarrados (peptides) - podem ser usados para disfarçar as partículas chamadas do “pontos quantum,” do “as hastes quantum” e o “quantum prendem” tão eficazmente que as pilhas as confundem por proteínas, mesmo quando os revestimentos são usados nas partículas que são inorgánicas e possivelmente mesmo tóxicas.

“Estes revestimentos do peptide servem como “Dia das Bruxas trajam” para as partículas, e enganam a pilha viva em pensar que os nanoparticles são benignos, proteína-como entidades,” disse Shimon Weiss, professor do UCLA da química e um membro do Instituto da Califórnia NanoSystems da universidade. “Em conseqüência, nós podemos usar estas partículas revestidas para seguir as proteínas em uma pilha viva e para conduzir uma escala dos estudos a nível molecular, que é uma etapa principal para a utilização da nanotecnologia para criar pedidos práticos para a biologia e a medicina.”

As Partículas feitas dos semicondutores no nanoscale (um-bilionésimo de um medidor, ou sobre o um-milésimo a espessura de um cabelo humano) têm encontrado por muito tempo aplicações nas indústrias eletrônica e da tecnologia da informação. Por exemplo, a peça activa de um único transistor em um chip de silicone do Pentium é alguns décimos de um nanômetro em tamanho. O laser do semicondutor usado para ler a informação digital em um CD ou em um DVD tem uma camada activa de dimensões similares.

“Criar a capacidade para importar tais funções eletrônicas na pilha e engrená-las com as funções biológicas poderiam abrir possibilidades novas tremendas, para ciências biológicas básicas e para aplicações médicas e terapêuticas,” Weiss disse.

Uma destas funções eletrônicas é a emissão da fluorescência chamada luz. Usando os revestimentos novos, a equipe de Weiss pôde solubilize e introduzir nos pontos diferentes do quantum da cor da pilha que podem todos ser entusiasmado por uma única fonte luminosa azul.

O método de codificação da cor é similar à codificação da informação que é enviada abaixo de uma fibra óptica, chamada de “multiplexação de divisão comprimento de onda,” ou WDM. A tecnologia do revestimento do peptide poderia, em princípio, cor codifica a biologia própria, por proteínas diferentes “de pintura” na pilha com os pontos do quantum da diferente-cor.

A equipa de investigação inclui Weiss - investigador principal - e aluno diplomado Fabien Pinaud, junto com o bioquímico assistente David S. Rei e Hsiao-Sibilo Moore da pesquisa de Uc Berkeley, professor de molecular e biologia celular.

Weiss e Pinaud estão desenvolvendo métodos para anexar pontos do quantum de cores específicas às proteínas diferentes nas pilhas de superfície e em pilhas internas.

Os “Seres Humanos têm perto de 40.000 genes,” Weiss disse. “Um grande grupo destes genes opera-se em cada momento, em cada única pilha de nosso corpo, em maneiras muito complicadas. Pintando um subconjunto das proteínas na pilha com os pontos diferentes do quantum da cor, nós podemos seguir os circuitos moleculars, o rearranjo dinâmico de nós do circuito e as interacções moleculars - ou, em curto, observar “a dança molecular” que define a vida própria.”

Além do que a capacidade pintar e observar muitas proteínas diferentes com cores separadas, os pontos do quantum podem ser usados para a sensibilidade final da detecção: observando uma única molécula. Até aqui, seguir e seguir uma única proteína na pilha foram extremamente desafiantes e eram o equivalente da pesquisa pela agulha proverbial em um monte de feno.

Usando os métodos novos desenvolvidos no UCLA, e observando com um microscópio de fluorescência e as câmeras da imagem lactente da alto-sensibilidade, os pesquisadores podem seguir uma única proteína etiquetada com um ponto fluorescente do quantum dentro de uma pilha viva em três dimensões e dentro de alguns nanômetros da precisão.

“Este processo é, de certa forma, o equivalente molecular de usar o sistema de navegação mundial para seguir uma única pessoa em qualquer lugar na terra,” Pinaud disse. “Nós podemos usar métodos ópticos para seguir diversas proteínas diferentes etiquetadas com os pontos do quantum da diferente-cor, para medir as distâncias entre elas e para usar aqueles resultados para compreender melhor as interacções moleculars dentro da pilha.”

As Partículas disfarçadas com os revestimentos do peptide desenvolvidos pela equipe de Weiss podem incorporar uma pilha sem afetar seu funcionamento básico - criando uma camada fina solúvel em água e biocompatible para as partículas que podem ser visadas para ligar às proteínas individuais na pilha viva.

“Desde Que os pontos peptide-revestidos do quantum são pequenos, têm fácil e entrada rápida através da membrana de pilha,” Pinaud disse. “Além, desde peptides múltiplos de vários comprimentos e funções poderíamos ser depositados no mesmo único ponto do quantum, nós podemos facilmente prever a criação pontas de prova “espertas de” com funções múltiplas.”

Os trabalhos de equipa de Weiss em revestimentos foram inspirados por natureza. Algumas plantas e pilhas das bactérias evoluíram capacidades originais para obstruir íons tóxicos do metal pesado como uma estratégia para limpar o ambiente tóxico em que crescem. Estes organismos sintetizam os peptides, chamados os phytochelatins, que reduzem a quantidade de íons protegidos contra os agentes tóxicos fortemente ligando aos nanoparticles inorgánicos feitos dos sais tóxicos confiscados e de outros produtos.

“Nosso revestimento do peptide constrói uma ponte sobre o mundo da química inorgánica com o mundo orgânico na escala do nanômetro,” Weiss disse. “Idealmente, estes revestimentos serão usados para fornecer o contacto elétrico entre dispositivos electrónicos inorgánicos do nanoscale e as proteínas funcionais, que conduziriam à evolução “de drogas espertas novas e poderosas,” “as enzimas espertas,” “catalizadores espertos,” “proteína comutam” e muitos outros híbrido funcionais de substâncias inorgánico-orgânicas.

“As possibilidades são infinitas,” Weiss disse. “Por exemplo, apenas imagine o potencial para este processo no tratamento contra o cancro, se um nanoparticle híbrido poderia ser criado que seja visado especificamente para identificar e destruir células cancerosas no corpo.”

29 de abril de 2004 Afixadoth

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

Last Update: 12. June 2013 20:49

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