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Nuovo a Strumento Basato a nanoparticella Magnetico Per Esplorare Quantitativamente Comportamento delle Cellule

Published on October 16, 2012 at 6:54 AM

Facendo Uso dei cluster delle particelle magnetiche minuscole circa 1.000 volte più piccole della larghezza dei capelli umani, i ricercatori dal Banco del UCLA Henry Samueli di Assistenza Tecnica e la Scienza Applicata hanno indicato che possono manipolare come migliaia di celle dividono, morph e sviluppano le estensioni barretti barretta.

Una cella modellata per aderire alla forma di un quadrato con le nanoparticelle localizzate (blu scuro) che causano generazione locale di di filopodia ricco d'actina (verde). Il Nucleo (ciano) egualmente è indicato. La dimensione delle cellule è ~ 30 micrometri.

Questo nuovo strumento potrebbe essere utilizzato nella biologia dello sviluppo per capire come i tessuti si sviluppano, o nella ricerca sul cancro per scoprire come le cellule tumorali muovono ed invadono i tessuti circostanti, i ricercatori hanno detto.

I risultati del gruppo del UCLA sono stati pubblicati il 14 ottobre online nei Metodi della Natura del giornale.

Una cella può essere considerata un commputer biologico complesso che riceve i un assortimento “introduce„ e produce “gli output specifici,„ quali la crescita, il movimento, la divisione o la produzione delle molecole. Oltre il tipo di input, le celle sono estremamente sensibili alla posizione di un input, parzialmente perché le celle eseguono “la multiplazione spaziale,„ riutilizzando gli stessi segnali biochimici di base per le funzioni differenti alle posizioni differenti all'interno della cella.

La Comprensione della questa localizzazione dei segnali è particolarmente provocatoria perché gli scienziati mancano degli strumenti con risoluzione sufficiente e gestiscono per funzionare dentro l'ambiente miniatura di una cella. E tutto lo strumento utilizzabile dovrebbe potere perturbare simultaneamente molte celle con le simili caratteristiche per raggiungere una distribuzione accurata delle risposte, poiché le risposte di diverse celle possono variare.

Per affrontare questo problema, un gruppo interdisciplinare del UCLA che il professore associato incluso della bioingegneria Dino Di Carlo, lo studioso postdottorale Peter Tseng ed il professor di ingegneria elettrica Jack Judy ha sviluppato una piattaforma precisamente per manipolare l'interno magnetico di nanoparticelle costante ha modellato le celle. Queste nanoparticelle hanno prodotto un segnale meccanico locale ed hanno reso le risposte distinte dalle celle.

Determinando le risposte di migliaia di unicellulari con la stessa forma dagli agli stimoli indotti da nanoparticella locali, i ricercatori potevano eseguire fare la media automatizzato della risposta delle cellule.

Per raggiungere questa piattaforma, il gruppo in primo luogo ha dovuto sormontare la sfida di muovere tali piccole particelle (ogni 100 nanometri di misurazione) attraverso l'interno viscoso di una cella una volta che le celle le inghiottissero. Facendo Uso delle tecnologie ferromagnetiche, che permettono ai materiali magnetici di spengere "ON" e “,„ il gruppo ha sviluppato un approccio per includere una griglia di piccoli blocchi ferromagnetici all'interno di una lastra di vetro microfabricated e per collocare precisamente le diverse celle nella vicinanza di questi blocchi con un reticolo delle proteine che aderiscono alle celle.

Quando un campo magnetico esterno si applica a questo sistema, i blocchi ferromagnetici sono "ON" passato e possono quindi tirare le nanoparticelle all'interno delle celle nelle direzioni specifiche ed allinearli costante. I ricercatori potrebbero poi modellare e gestire le forze in migliaia di celle allo stesso tempo.

Facendo Uso di questa piattaforma, il gruppo ha indicato che le celle hanno risposto a questa forza locale in parecchi modi, includenti nel modo che si sono divise. Quando le celle passano con il trattamento della replica creare due celle, l'asse di divisione dipende dalla forma della cella e dei punti chiave da cui la cella tiene sopra alla superficie. I ricercatori hanno trovato che la forza indotta dalle nanoparticelle potrebbe cambiare l'asse di divisione cellulare tali che le celle invece si sono divise lungo la direzione di forza.

I ricercatori hanno detto che questa sensibilità forzare può fare luce sulla formazione e sull'allungamento complessi dei tessuti durante lo sviluppo embrionale. Oltre a dirigere l'asse di divisione, hanno trovato che da forza locale indotta da nanoparticella egualmente piombo all'attivazione di un programma biologico in cui le celle generano il filopodia, che sono di estensioni barretti barretta e ricche d'actina a cui le celle usano spesso per trovare i siti per aderire ed a cui aiuti nel movimento.

Di Carlo, il ricercatore principale sulla ricerca, prevede che la tecnica possa applicarsi oltre il controllo degli stimoli meccanici in celle.

“Le Nanoparticelle possono essere ricoperte di varie molecole che sono importanti nella segnalazione delle cellule,„ lui hanno detto. “Dovremmo ora avere uno strumento per studiare quantitativamente come la posizione precisa delle molecole in una cella produce un comportamento specifico. Ciò è un pezzo mancante chiave nel nostro set di strumenti per i programmi di comprensione delle cellule e per l'organizzazione delle celle per eseguire le funzioni utili.„

Di Carlo ed il gruppo egualmente è associato con il Centro Completo del Cancro dell'Istituto e di Jonsson della California NanoSystems del UCLA. Il lavoro è stato costituito un fondo per dagli Istituti della Sanità Nazionali attraverso il New Innovator l'Award di NIH di un Direttore.

Sorgente: http://www.ucla.edu

Last Update: 16. October 2012 07:42

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