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Posted in | Nanomedicine | Nanoanalysis

La nanotecnologia Porta miglioramento Big Medical Imaging

Published on November 17, 2009 at 5:32 PM

Se stai guardando i complessi processi in una cellula vivente, è facile perdere qualcosa di importante, soprattutto se si sta guardando cambiamenti che richiedono molto tempo a spiegare e richiedono ad alta risoluzione spaziale delle immagini. * Ma la nuova ricerca permette di controllare le attività che si verificano nel giro di ore o addirittura giorni all'interno delle cellule, potenzialmente risolvere molti dei misteri associati a scala molecolare eventi che si verificano in questi minuscoli esseri viventi.

Globuli rossi, in cui sono mirati proteine ​​di membrana ed etichettato con punti quantici, rivelano il comportamento di clustering delle proteine. Il numero di caratteristiche viola, che indicano i nuclei dei parassiti della malaria, aumenta man mano che procede lo sviluppo della malaria. Il logo del NIST in fondo è stata fatta da una tecnica di litografia fotografica su una pellicola sottile di punti quantici, sfruttando la proprietà che punti cluster presentano una maggiore fotoluminescenza. (Barre bianche: 1 IM; rosso:. Ìm 10) Credito: NIST

Un gruppo di ricerca comune, lavorando presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) e l'Istituto Nazionale di allergie e malattie infettive (NIAID), ha scoperto un metodo per utilizzare nanoparticelle per illuminare l'interno cellulare a rivelare questi processi lenti. Nanoparticelle, migliaia di volte più piccolo di una cellula, hanno una varietà di applicazioni. Un tipo di nanoparticelle chiamato quantum dot si illumina quando esposto alla luce. Queste particelle di semiconduttori possono essere rivestiti con materiali organici, che sono adatti per essere attratti da proteine ​​specifiche all'interno della parte di una cellula uno scienziato desidera esaminare.

"Punti quantici durare più a lungo di quanto molti coloranti organici e proteine ​​fluorescenti che abbiamo precedentemente utilizzato per illuminare gli interni delle cellule", spiega biofisico Jeeseong Hwang, che ha guidato la squadra dal lato del NIST. "Essi hanno anche il vantaggio di monitorare i cambiamenti nei processi cellulari mentre la maggior parte ad alta risoluzione, tecniche come la microscopia elettronica a fornire solo immagini di processi cellulari congelati in un momento. Utilizzando punti quantici, ora possiamo spiegare i processi cellulari che coinvolgono il movimento dinamico delle proteine."

Per il loro studio recente, il team si è concentrato principalmente sulla caratterizzazione quantum dot proprietà, in contrasto con altre tecniche di imaging. In un esempio, hanno impiegato quantum dots progettato per indirizzare un particolare tipo di proteina umana globuli rossi nel sangue che fa parte di una struttura di rete nella membrana interna della cellula. Quando queste proteine ​​si raggruppano in una cellula sana, la rete fornisce flessibilità meccanica alla cella in modo che possa spremere attraverso capillari stretti e altri spazi ristretti. Ma quando il cellulare viene infettato con il parassita della malaria, la struttura della proteina cambiamenti della rete.

"Perché il meccanismo di clustering non è ben compreso, abbiamo deciso di esaminarlo con i puntini", dice NIAID biophysist Fuyuki Tokumasu. "Abbiamo pensato che se riuscissimo a sviluppare una tecnica per visualizzare il clustering, potremmo imparare qualcosa circa l'avanzamento di un contagio della malaria, che ha più fasi distinte di sviluppo."

Gli sforzi del team ha rivelato che il gruppo membrana di proteine ​​in su, i punti quantici ad essi sono indotti a grappolo se stessi e luce più luminosa, permettendo agli scienziati di osservare come il raggruppamento di proteine ​​progredisce. Più in generale, il team ha scoperto che quando punti quantici si attaccano ad altri nanomateriali, proprietà ottiche i punti 'cambiare in modi univoci in ogni caso. Hanno anche trovato prove che il quantum dot proprietà ottiche sono alterati come cambia l'ambiente su scala nanometrica, che offre una maggiore possibilità di utilizzare punti quantici di percepire l'ambiente locale biochimiche all'interno delle cellule.

"Alcune preoccupazioni rimangono sulla tossicità e altre proprietà," Hwang dice, "ma del tutto, i nostri risultati indicano che i punti quantici possono essere un valido strumento per indagare i processi dinamici cellulari".

* H. Kang, F. Tokumasu, M. Clarke, Z. Zhou, J. Tang, T. Nguyen e J. Hwang. Sondaggio dinamico proprietà di fluorescenza di punti quantici singoli e raggruppati verso quantitativa imaging biomedico di cellule. FILI nanomedicina e Nanobiotecnologie. All'inizio vista online su http://wires.wiley.com/WileyCDA/WiresIssue/wisId-WNAN.html?pageType=early .

Last Update: 31. October 2011 11:17

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