Stimulering af bittesmå områder på cellulære overflader med frie radikaler ved hjælp af en mikrofluidisk probe

Kunne der være en måde at kemisk manipulere små, begrænsede områder på mobiloverflader? Forskere har udviklet en mikrofluidisk sonde til at sende en strøm af frie radikaler på levende celler og spore resultatet ved hjælp af fluorescensbilleddannelse. Som beskrevet i journalen Angewandte Chemie , denne tilgang gør det for første gang muligt at generere en reaktionszone af frie radikaler med kontrolleret størrelse og koncentration til subcellulær forskning.

Frie radikaler er vigtige stimulanser for celler. Når levende celler udsættes for radikaler, de udvikler intense reaktioner, der kan føre til celleskade eller endda død. Mange lægemidler mod kræft er baseret på virkningen af ​​frie radikaler, der sender kræftceller til døden.

Imidlertid, forskere finder det vanskeligt at udføre forskning i levende cellers reaktioner på radikaler på en virkelig kontrolleret måde. Frie radikaler er ustabile og reagerer med deres omgivelser, før de når deres mål. Et team af videnskabsmænd ledet af Jin-Ming Lin fra Tsinghua University, Beijing, har nu udviklet en mikrofluid tilgang til kontinuerligt at generere en strøm af frie radikaler til subcellulær manipulation.

For at gøre de radikale, forskerne valgte et mikrofluidisk tokomponentsystem. I denne opsætning, en mikrokanal indeholdt en opløsning af enzymer, der kunne spalte hydrogenperoxid. En anden kanal indeholdt en opløsning af hydrogenperoxid og et organisk farvestof. Begge kanaler blev nedsænket med deres ender i en næringsopløsning, hvor en levende celle blev placeret lige under kanalenderne. En tredje kanal med opadgående strøm sikrede, at væskerne, der forlod mikrokanalenderne, ville mødes i midterpositionen, danner en begrænset reaktionszone.

Ifølge forfatterne, denne opsætning sikrede, at reaktionszonen havde en størrelse på kun få mikrometer. I denne zone, enzymet peberrodsperoxidase ville reagere med hydrogenperoxidet for at danne reaktive enzymmellemprodukter, som derefter reagerede med det organiske farvestof for at give et organisk radikal. Umiddelbart efter deres generation, farvestofradikalerne ville så angribe cellen placeret direkte under reaktionszonen.

Efter ti sekunders komponentflow og radikalt angreb, forskerne observerede, at en lille plet, der udsender lys rød fluorescens, var dukket op på cellemembranen. Følger dette sted over tid, forskerne fandt ud af, at den langsomt vandrede rundt på celleoverfladen.

Forfatterne siger, at det lille fluorescerende sted og dets bevægelse fremhæver mikrofluidmetodens evne til at manipulere små delområder på celleoverfladen. "I modsætning til lipofile sporstoffer, som pletter hele cellen, det er overbevisende, at de frie radikaler, der dannes, kun angriber den subcellulære målregion af den enkelte celle, "argumenterer de.

En særlig applikation fascinerer forfatterne:de forestiller sig at bruge mikrofluidproben som en 'pen' til celler. "Dette vil gøre os i stand til direkte at skrive tekst eller tegne grafik på enkelte celler til personlig cellemarkering eller illustrationer, " forklarer de.