Neues Magnetisches Nanoparticle-Basiertes Hilfsmittel, zum des ZellVerhaltens Quantitativ Zu Erforschen

Published on October 16, 2012 at 6:54 AM

Unter Verwendung der Cluster von kleinen Magnetteilchen ungefähr 1.000mal, die eines Menschenhaars kleiner als die Breite sind, haben Forscher von der Ingenieurschule UCLA Henry Samueli und Angewandte Wissenschaft gezeigt, dass sie manipulieren können, wie Tausenden Zellen Finger ähnliche Extensionen teilen, verwandeln und entwickeln.

Eine Zelle kopiert, um die Form eines Quadrats mit den lokalisierten nanoparticles zu befolgen (dunkelblau) lokale Generation des Actin-reichen filopodia (Grün) verursachend. Der Kern (cyan-blau) wird auch gezeigt. Der Zellengröße ist ~ 30 Mikrometer.

Dieses neue Hilfsmittel könnte in der Entwicklungsbiologie verwendet werden, um zu verstehen, wie Gewebe sich entwickeln, oder in der Krebsforschung, zum festzustellen, wie Krebszellen umgebende Gewebe verschieben und eindringen, sagten die Forscher.

Die Ergebnisse des UCLA-Teams wurden online Am 14. Oktober in den Zapfen Natur-Methoden veröffentlicht.

Eine Zelle kann gelten als eine komplexe biologische Maschine, die eine Zusammenstellung von „Input“ empfängt und spezifische „Ausgaben produziert,“ wie Wachstum, Bewegung, Abteilung oder die Produktion von Molekülen. Über dem Baumuster von Input hinaus, sind Zellen für den Einbauort eines Input, extrem empfindlich, weil Zellen „die räumliche Mehrkanalausrüstung durchführen,“ die gleichen grundlegenden biochemischen Signale für verschiedene Funktionen an den verschiedenen Einbauorten innerhalb der Zelle teils wiederverwendend.

Diese Lokolisierung von Signalen Zu Verstehen ist besonders schwierig, weil Wissenschaftler Hilfsmittel mit genügender Auflösung ermangeln und steuern, um innerhalb der Miniaturumgebung einer Zelle zu arbeiten. Und jedes brauchbare Hilfsmittel würde in der Lage sein müssen, viele Zellen mit ähnlichen Eigenschaften gleichzeitig zu stören, um eine genaue Verteilung von Antworten zu erzielen, da die Antworten von einzelnen Zellen sich unterscheiden können.

Um dieses Problem anzusprechen, formte ein interdisziplinäres UCLA-Team dem enthaltener außerordentlicher Professor von Biotechnik Dino Di Carlo, Habilitationsgelehrter Peter Tseng und Professor der Elektrotechnik Jack Judy eine Plattform entwickelte um magnetisches nanoparticles Innere genau gleichmäßig zu manipulieren Zellen. Diese nanoparticles produzierten ein lokales Formsignal und erbrachten eindeutige Antworten von den Zellen.

Indem sie die Antworten von Tausenden Einzelzellen mit der gleichen Form zu den lokalen nanoparticle-induzierten Auslöseimpulsen bestimmten, waren die Forscher in der Lage, eine automatisierte Mittelwertbildung der Antwort der Zellen durchzuführen.

Um diese Plattform zu erzielen, musste das Team die Herausforderung des Verschiebens solcher Teilchen (jeder messende 100 nm) durch den zähflüssigen Innenraum einer Zelle zuerst ausgleichen sobald die Zellen sie versenkten. Unter Verwendung der ferromagnetischen Technologien die magnetische Materialien aktivieren, "ON" abzuschalten und „,“ entwickelte das Team einen Anflug, um ein Gitter von kleinen ferromagnetischen Blöcken innerhalb eines microfabricated Objektträgers einzubetten und einzelne Zellen in Näherung zu diesen Blöcken mit einem Muster von Proteinen genau zu legen, die Zellen befolgen.

Wenn ein externes Magnetfeld an dieser Anlage angewendet wird, sind die ferromagnetischen Blöcke geschaltetes "ON" und können die nanoparticles innerhalb der Zellen in den spezifischen Richtungen deshalb ziehen und sie gleichmäßig ausrichten. Die Forscher konnten die Kräfte in den Tausenden Zellen dann formen und gleichzeitig steuern.

Unter Verwendung dieser Plattform zeigte das Team, dass die Zellen auf diese lokale Kraft auf einige Arten reagierten und auf die Art umfaßten, die sie sich teilten. Wenn Zellen den Prozess der Wiederholung durchlaufen, zwei Zellen zu erstellen, hängt der Schwerpunkt der Abteilung von der Form der Zelle und der Startpunkte ab, durch die die Zelle ein zur Oberfläche anhält. Die Forscher fanden, dass die Kraft, die durch die nanoparticles verursacht wurde, den Schwerpunkt der Zellteilung ändern könnte so, dass die Zellen sich stattdessen entlang die Richtung der Kraft teilten.

Die Forscher sagten, dass dieser Empfindlichkeit zu erzwingen möglicherweise Leuchte auf der verwickelten Formung und dem Ausdehnen von Geweben während der Embryonalentwicklung verschüttet. Außer dem Verweisen des Schwerpunkts der Abteilung, fanden sie, dass nanoparticle-induzierte lokale Kraft auch zu die Aktivierung eines biologischen Programms führte, in dem Zellen filopodia erzeugen, die Finger ähnliche, Actin-reiche Extensionen sind, zu denen Zellen häufig verwenden, um und zu denen zu finden Sites, um zu befolgen in der Bewegung helfen Sie.

Di Carlo, der Projektleiter auf der Forschung, stellt vor sich, dass die Technik über der Regelung von mechanischen Auslöseimpulsen in den Zellen hinaus zutreffen kann.

„Nanoparticles kann mit einer Vielzahl von Molekülen beschichtet werden, die im Zellsignalisieren wichtig sind,“ er sagte. „Wir sollten ein Hilfsmittel jetzt haben, zum quantitativ nachzuforschen, wie der genaue Einbauort von Molekülen in einer Zelle ein spezifisches Verhalten produziert. Dieses ist ein fehlendes Schlüsselstück in unserem Hilfsmittelset für Verständniszellprogramme und für die Technik von Zellen, um nützliche Aufgaben wahrzunehmen.“

Di Carlo und das Team beziehen auch sich auf Kalifornien NanoSystems UCLAS Institut-und Jonsson Umfassende Krebs-Mitte. Die Arbeit wurde von den Nationalen Instituten der Gesundheit durch New Innovator Award eines NIH Direktors finanziert.

Quelle: http://www.ucla.edu

Last Update: 16. October 2012 07:41

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