Røntgenmikroskopi ved BESSY II:Nanopartikler kan ændre celler

Nanopartikler kommer let ind i cellerne. Ny indsigt om, hvordan de fordeles, og hvad de gør der, vises for første gang ved hjælp af 3D-mikroskopibilleder i høj opløsning fra BESSY II. For eksempel, visse nanopartikler akkumuleres fortrinsvis i visse organeller i cellen. Dette kan øge energiomkostningerne i cellen. "Cellen ser ud som om den lige har løbet et maraton, tilsyneladende, cellen kræver energi for at absorbere sådanne nanopartikler, " siger hovedforfatter James McNally.

I dag, nanopartikler er ikke kun i kosmetiske produkter, men overalt:i luften, i vand, i jorden og i fødevarer. Fordi de er så små, de trænger let ind i cellerne i vores krop. Dette er også af interesse for medicinske anvendelser. Nanopartikler belagt med aktive ingredienser kan specifikt indføres i celler, for eksempel at ødelægge kræftceller. Imidlertid, der er stadig meget at lære om, hvordan nanopartikler er fordelt i cellerne, hvad de laver der, og hvordan disse effekter afhænger af deres størrelse og belægning.

Ny indsigt er kommet fra en undersøgelse på BESSY II, hvor prof. Gerd Schneiders team kan tage røntgenmikroskopibilleder med bløde, intensive røntgenbilleder. Forskere fra røntgenmikroskopigruppen ledet af HZB biofysiker Dr. James McNally undersøgte celler med forskelligt coatede nanopartikler. Nanopartiklerne havde nøjagtig samme størrelse, men var belagt med forskellige aktive ingredienser.

"Røntgenmikroskopi giver betydeligt bedre opløsning end lysmikroskopi, og et meget bedre overblik end elektronmikroskopi, " understreger Schneider. For første gang, holdet opnåede komplet, tredimensionel, billeder i høj opløsning af de nanopartikelbehandlede celler med organellerne indeholdt deri:inklusive lipiddråber, mitokondrier, multivesikulære legemer og endosomer. Lipiddråber fungerer som energilagre i cellen, mens mitokondrier metaboliserer denne energi.

Analysen af ​​billederne viste:Nanopartiklerne akkumuleres fortrinsvis i en delmængde af celleorganellerne og ændrer også antallet af visse organeller på bekostning af andre organeller. Ændringerne i antallet af organeller var ens uanset nanopartikelbelægningen, tyder på, at mange forskellige slags nanopartikelbelægninger kan fremkalde en lignende effekt. For at vurdere, hvor generel denne effekt er, yderligere undersøgelser med andre nanopartikelbelægninger og med andre celletyper skal udføres.

"Røntgenmikroskopi giver os mulighed for at se cellen som en helhed, så vi var i stand til at observere denne adfærd for første gang, "forklarer McNally." Vi fandt ud af, at absorptionen af ​​sådanne nanopartikler øger antallet af mitokondrier og endosomer, mens andre organeller, nemlig lipiddråber og multivesikulære legemer, formindske, " siger Burcu Kepsutlu, som udførte eksperimenterne for sin doktorgrad. "Når vi går på sultekur eller løber et maratonløb, vi ser lignende ændringer i cellen - nemlig en stigning i mitokondrier og et fald i lipiddråber, " siger McNally. "Tilsyneladende kræver det energi for cellen at absorbere nanopartiklerne, og cellen føles som om den lige har løbet et maraton."