Sporing af bevægelsen af ​​en enkelt nanopartikel

Baseret på princippet om interaktion mellem stof og lys, en ny metode er blevet udviklet til at spore og observere den brownske bevægelse af hurtigt bevægende nanometerstore molekyler, og måle de forskellige fluorescenssignaler for hver biologisk nanopartikel.

Nanopartikelsporingsanalysesystemet (NTA) er den mest anvendte metode til kvantificering af nanopartikler i verden. Det er en metode, der observerer og sporer en gruppe af nanopartikler i et optaget billede som en enkelt partikelenhed. For nylig, et POSTECH-forskerhold – ledet af Dr. Siwoo Cho og Ph.D. kandidat Johan Yi fra Institut for Maskinteknik – lykkedes med at måle mængden, størrelse, og lysstyrken af ​​spredt lys gennem NTA og målte yderligere de forskellige fluorescenssignaler fra individuelle partikler.

Forskerholdet udviklede et fluorescensbaseret nanopartikelsporingssystem (NTA) til at karakterisere størrelsen og proteinekspressionen af ​​individuelle ekstracellulære vesikler (EV). I dette system, et ark af lasere med fire forskellige bølgelængder blev skinnet på elbilerne i henhold til en programmeret tidsplan, giver spredningsbilleder interkaleret af tre fluorescerende billeder. Størrelsen, forhold, og spredt lys fra tusindvis af individuelle partikler blev observeret, og en seksdimensionel værdi sammensat af tre forskellige fluorescens blev opnået.

Ved at bruge dette foreslåede NTA-system, forskerne målte fordelingen af ​​specifikke proteiner i elbiler (f.eks. exosomer), som er biologiske nanopartikler, på individuelle partikelniveauer og analyseret forholdet mellem proteinerne.

Dette NTA-system gør det muligt for brugeren at observere nanopartiklerne under analyse og opnå kvantitative data for individuelle eller alle nanopartikler umiddelbart efter indlæsning af prøven uden behov for en kontrolgruppe. Det giver forskerne mulighed for at observere celler på molekylært niveau for at få vigtige spor til at forstå forskellige livsprocesser.

For eksempel, da systemet er rettet mod alle typer nanopartikler, det kan bruges til miljøovervågning såsom fint støv, bio-nanopartikelanalyse til virusforskning og -udvikling, og sygdomsdiagnose og bioovervågning gennem nanopartikelanalyse af forskellige kropsvæsker.

"Det multiplex fluorescens-baserede NTA-system, der er udviklet i denne undersøgelse, gør det muligt for forskere at analysere sammenhængen mellem forskellige proteiner i exosomer, " forklarede professor Jaesung Park fra POSTECH. "Vi forventer, at det vil bidrage væsentligt til fremskridt for industrier og forskning relateret til exosomer i fremtiden."