Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanomedicine | Nanoanalysis

Nanoteknologi Bringer stor forbedring til medicinsk billedbehandling

Published on November 17, 2009 at 5:32 PM

Hvis du ser de komplekse processer i en levende celle, er det nemt at gå glip af noget vigtigt, især hvis du ser ændringer, der tager lang tid at udfolde sig og kræver høj rumlig opløsning billeddannelse. Men ny forskning * gør det muligt at kontrollere aktiviteter, der finder sted i løbet af timer eller endda dage inde i cellerne, hvilket potentielt kan løse mange af de mysterier der er forbundet med molekylær-skala hændelser i disse bittesmå levende ting.

Humane røde blodlegemer, hvor membranproteiner er målrettede og mærket med kvantepunkter, afslører clustering adfærd proteiner. Antallet af lilla træk, der angiver kerner af malaria parasitter, stiger som malaria udviklingen skrider frem. NIST-logoet i bunden blev lavet af et foto litografi teknik på en tynd film af kvantepunkter, at drage fordel af den ejendom, som klynger prikker udviser øget fotoluminescens. (Hvide søjler: 1 ìm; rød:. 10 ìm) Kredit: NIST

Et fælles forsknings-team, der arbejder ved National Institute of Standards and Technology (NIST) og Statens Institut for Allergi og Smitsomme Sygdomme (NIAID), har opdaget en metode til at bruge nanopartikler til at belyse det cellulære interiør til at afsløre disse langsomme processer. Nanopartikler, tusindvis af gange mindre end en celle, har en række forskellige applikationer. Den ene type af nanopartikel kaldes en kvante-prik lyser, når den udsættes for lys. Disse halvleder partikler kan være belagt med organiske materialer, som er skræddersyet til at blive tiltrukket af bestemte proteiner i den del af en celle, en forsker ønsker at undersøge.

"Quantum dots holder længere end mange organiske farvestoffer og fluorescerende proteiner, som vi tidligere har brugt til at belyse det indvendige af cellerne," siger biofysiker Jeeseong Hwang, der førte holdet på NIST side. "De har også den fordel, overvågning af ændringer i cellulære processer, mens de fleste i høj opløsning teknikker som elektronmikroskopi kun give billeder af cellulære frosne processer på et øjeblik. Brug af kvantepunkter, kan vi nu belyse cellulære processer, der involverer dynamiske bevægelser af proteiner."

For deres seneste undersøgelse, fokuserede holdet primært på karakterisering kvantepunktet egenskaber, i modsætning dem med andre billeddannende teknikker. I et eksempel, ansat de kvantepunkter designet til at målrette en særlig type humane røde blodlegemer protein, der udgør en del af et netværk, struktur i cellens indre membran. Når disse proteiner klynge sammen i en rask celle, giver netværket mekaniske fleksibilitet til cellen, så den kan klemme sig igennem smalle kapillærer og andre snævre rum. Men når cellen bliver smittet med malaria parasitten, strukturen af ​​netværket protein ændringer.

"Fordi klyngedannelse mekanismen ikke er godt forstået, besluttede vi at undersøge det med prikker," siger NIAID biophysist Fuyuki Tokumasu. "Vi tænkte, at hvis vi kunne udvikle en teknik til at visualisere klyngedannelse, kunne vi lære noget om udviklingen af ​​en malaria infektion, som har flere forskellige udviklingsstadier."

Holdets indsats afslørede, at som membranproteiner flok op, er de kvantepunkter knyttet til dem tilskyndet til at klynge sig selv og glød endnu smukkere, tillader forskerne at se på som den gruppering af proteiner skrider frem. Mere generelt, holdet viste, at når kvantepunkter knytte sig til andre nanomaterialer, prikkerne »optiske egenskaber ændres i unikke måder i hvert enkelt tilfælde. De fandt også beviser på, at kvantepunktet optiske egenskaber er ændret som i nanoskala miljø ændringer, der giver større mulighed for at bruge kvantepunkter at fornemme det lokale biokemiske miljø inde i cellerne.

"Nogle er fortsat problemer med toksicitet og andre egenskaber," Hwang siger, "men helt, vores resultater tyder på, at kvantepunkter kunne være et værdifuldt redskab til at undersøge dynamiske cellulære processer."

* H. Kang, F. Tokumasu, M. Clarke, Z. Zhou, J. Tang, T. Nguyen og J. Hwang. Sondering dynamisk fluorescens egenskaber enkelt og grupperet kvantepunkter mod kvantitative biomedicinsk billeddannelse af celler. WIRES Nanomedicin og nanobioteknologi. Tidlig se online på http://wires.wiley.com/WileyCDA/WiresIssue/wisId-WNAN.html?pageType=early .

Last Update: 9. October 2011 21:30

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit