Ferramenta Nanoparticle-Baseada Magnética Nova Para Explorar Quantitativa o Comportamento da Pilha

Published on October 16, 2012 at 6:54 AM

Usando conjuntos de partículas magnéticas minúsculas aproximadamente 1.000 vezes menores do que a largura de um cabelo humano, os pesquisadores da Escola do UCLA Henry Samueli da Engenharia e a Ciência Aplicada mostraram que podem manipular como os milhares de pilhas se dividem, se morph e se tornam dedo-como extensões.

Uma pilha modelada para aderir à forma de um quadrado com os nanoparticles localizados (obscuridade - azul) que causam a geração local de filopodia actínio-rico (verde). O Núcleo (ciano) é mostrado igualmente. O tamanho de pilha é ~ 30 micrômetros.

Esta nova ferramenta poderia ser usada na biologia desenvolvente para compreender como os tecidos se tornam, ou na investigação do cancro para descobrir como as células cancerosas movem e invadem tecidos circunvizinhos, os pesquisadores disseram.

Os resultados da equipe do UCLA foram publicados o 14 de outubro em linha nos Métodos da Natureza do jornal.

Uma pilha pode ser considerada uma máquina biológica complexa que receba uma variedade de “entradas” e produza “saídas específicas,” como o crescimento, o movimento, a divisão ou a produção de moléculas. Além do tipo de entrada, as pilhas são extremamente sensíveis ao lugar de uma entrada, em parte porque as pilhas executam “a multiplexação espacial,” reúso os mesmos sinais bioquímicos básicos para funções diferentes em lugar diferentes dentro da pilha.

Compreender esta localização dos sinais está desafiando particularmente porque os cientistas faltam ferramentas com suficiente definição e as controlam para funcionar dentro do ambiente diminuto de uma pilha. E toda a ferramenta útil teria que poder molestar simultaneamente muitas pilhas com características similares para conseguir uma distribuição exacta das respostas, desde que as respostas de pilhas individuais podem variar.

Para endereçar este problema, uma equipe interdisciplinar do UCLA que o professor adjunto incluído da tecnologia biológica Dino Di Carlo, erudito pos-doctoral Peter Tseng e professor da engenharia elétrica Jack Judy desenvolvesse uma plataforma para manipular precisamente uniformemente o interior magnético dos nanoparticles deu forma a pilhas. Estes nanoparticles produziram um sinal mecânico local e renderam respostas distintas das pilhas.

Determinando as respostas dos milhares de únicas pilhas com a mesma forma aos estímulos nanoparticle-induzidos local, os pesquisadores podiam executar um cálculo da média automatizado da resposta das pilhas.

Para conseguir esta plataforma, a equipe primeiramente teve que superar o desafio de mover tais partículas pequenas (cada 100 nanômetros de medição) através do interior viscoso de uma pilha uma vez que as pilhas as tragaram. Usando as tecnologias ferromagnetic, que permitem materiais magnéticos de desligar "ON" e “,” a equipe desenvolveu uma aproximação para encaixar uma grade de blocos ferromagnetic pequenos dentro de uma placa de vidro microfabricated e para colocar precisamente pilhas individuais na proximidade a estes blocos com um teste padrão das proteínas que aderem às pilhas.

Quando um campo magnético externo é aplicado a este sistema, os blocos ferromagnetic são "ON" comutado e podem conseqüentemente puxar os nanoparticles dentro das pilhas em sentidos específicos e uniformemente alinhá-los. Os pesquisadores poderiam então dar forma e controlar às forças nos milhares de pilhas ao mesmo tempo.

Usando esta plataforma, a equipe mostrou que as pilhas responderam a esta força local em diversas maneiras, incluindo na maneira que se dividiram. Quando as pilhas atravessam o processo de réplica criar duas pilhas, a linha central da divisão depende da forma da pilha e dos pontos de ancoragem por que a pilha se aferra à superfície. Os pesquisadores encontraram que a força induzida pelos nanoparticles poderia mudar a linha central da divisão de pilha tais que as pilhas se dividiram pelo contrário ao longo do sentido de força.

Os pesquisadores disseram que esta sensibilidade forçar pode derramar a luz na formação e no esticão intrincados dos tecidos durante a revelação embrionária. Além de dirigir a linha central da divisão, encontraram que a força local nanoparticle-induzida igualmente conduziu à activação de um programa biológico em que as pilhas geram o filopodia, que seja dedo-como, as extensões actínio-ricas a que as pilhas se usam frequentemente para encontrar locais para aderir e a que ajude no movimento.

Di Carlo, investigador principal na pesquisa, prevê que a técnica pode se aplicar além do controle de estímulos mecânicos nas pilhas.

“Nanoparticles pode ser revestido com uma variedade de moléculas que são importantes na sinalização da pilha,” ele disse. “Nós devemos agora ter uma ferramenta para investigar quantitativa como o lugar preciso das moléculas em uma pilha produz um comportamento específico. Esta é uma parte faltante chave em nosso conjunto de ferramentas para programas compreensivos da pilha e para projetar pilhas para executar funções úteis.”

Di Carlo e equipe é associado igualmente com o Centro Detalhado do Cancro do Instituto e do Jonsson da Califórnia NanoSystems do UCLA. O trabalho foi financiado pelos Institutos de Saúde Nacionais através do Novo Inovador Concessão de NIH de um Director.

Source: http://www.ucla.edu

Last Update: 16. October 2012 07:44

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