Optiske teknikker undersøger toksiske stoffer i celler

EPFL-forskere har udviklet en metode til præcist at bestemme toksiciteten af ​​nanomaterialer. Ved at bruge optiske teknikker, de er i stand til at måle koncentrationen af ​​de oxiderende stoffer produceret af en beskadiget celle. Desuden, denne forskning tilbyder også en ny måde at vide mere om mekanismerne bag oxidativt stress.

Nanopulver, nanokrystaller, nanofibre, nanokompositter ... I dag kan vi finde nanomaterialer overalt; i de produkter, vi forbruger, og i vores daglige miljøer. For nøjagtigt at bestemme deres toksicitet, EPFL-forskere har udviklet et analytisk værktøj til at måle den oxidative stress, som nogle af dem fremkalder på celler. De brugte optiske teknikker, såsom at måle lyset absorberet af visse proteiner. Denne forskning offentliggøres i dag i Nature's Videnskabelige rapporter.

Når en celle udsættes for et giftigt produkt eller et patogen, dette får den indre ligevægt mellem oxidanterne og antioxidanterne i cellen til at bryde. Så førstnævnte, generelt oxygenderivater, produceres i for store mængder og begynder at angribe cellens proteiner, sukkerarter og dets membran. Dette medfører en hurtigere cellulær aldring, forårsager visse sygdomme i cellen, og kan endda føre til dens død.

Dermed, overproduktionen af ​​sådanne oxidanter er et tegn på, at cellen er stresset, og det var netop det, forskerne ville måle. På samme tid, de bemærkede, at cytochrom c, et protein til stede i cellemembranen, var en særlig interessant biosensor. De fandt ud af, at når den blev udsat for bestemte bølgelængder af lys, dette protein ville absorbere mindre lys, når det var i nærværelse af et af disse oxidationsmidler:hydrogenperoxid. Følgelig, de udviklede en kompleks metode til at måle variationerne af lys absorberet af cytochrom c. Endelig, de testede og verificerede deres metode på små encellede alger.

Mere eller mindre skadelig afhængig af miljøet

Den dag i dag var der ingen virkelig pålidelige metoder til at måle oxidativ stress kontinuerligt og uden at beskadige cellerne. Denne nye test har åbnet interessante muligheder for at identificere ikke kun virkningen af ​​nanomaterialer, men også, i et bredere perspektiv, hvordan celler reagerer på en ekstern forstyrrelse. Ud over, under deres eksperimenter var forskere i stand til at observere, at toksiciteten af ​​visse produkter kunne betinges og moduleres af dets omgivende miljø. For eksempel; et nanomateriale kan være mindre farligt under et laboratoriemikroskop end i en flods farvande.

"Den test, vi foreslår, er meget følsom og i stand til at indikere koncentrationen af ​​oxygenderivater på en grundig og detaljeret måde, sagde Olivier Martin, direktør for Nanophotonics and Metroology Laboratory (NAM). Da det er baseret på at vurdere et stof frigivet uden for cellerne, den er også ikke-invasiv. Derfor, det ødelægger ikke den levende organisme og kan påføres over en periode på flere timer, hvilket gør det muligt at observere udviklingen af ​​situationen over tid." Der udføres fortsat test på forskellige typer materialer