Forskere bruger guld nanorodspredning til at identificere immunsystemets dræber og frelser

Ethvert biologisk system er naturligvis udstyret med en forsvarsmekanisme til at beskytte mod unormale ændringer forårsaget af enten lokale, miljø, eller biokemisk ændring. Hvide blodlegemer (WBC) spiller rollen som sådan en 'soldat' i vores immunrespons. En type WBC, kendt som makrofager, er det mest effektive og specialiserede jagerfly, da det samtidig er udstyret med kraften til selektiv identifikation og eliminering af fremmede angribere, samt styrken til at reparere sår. Afhængigt af deres arbejdsfordeling, makrofager består hovedsageligt af to typer, M1 og M2. M1-celler fungerer som den "professionelle dræber", mens M2-celler er mere koncentrerede om helbredende aktivitet.

I en normal, sund situation, immunsystemet opretholder en god balance mellem M1- og M2-celler. Men under sygdomstilstande som bakterielle, virus- eller parasitinfektioner, eller betændelse for åreforkalkning, Kræft, eller gigt, balancen mellem M1 og M2 bliver påvirket, og afhængigt af krisen, der sker et særligt skift i M1- eller M2-populationen. Hvis sådanne ændringer kunne overvåges, det ville føre til let diagnostik og forudsigelse af helbredstilstande. Der er i øjeblikket intet værktøj, der kan give let påvisning af M1/M2-celler direkte fra vævsvæske eller en blodprøve på en mærkefri måde uden fluorescerende tagging.

I en undersøgelse netop offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver , forskere fra Bar-Ilan University i Israel har vist en simpel løsning på dette problem ved hjælp af spredningseffekten af ​​Gold Nanorods (GNR'er). Guldbaserede nanopartikler er velkendte for deres fremtrædende optiske egenskaber med høj absorbans og spredningseffekter. Ved at manipulere spredningseffekten og justere overfladebelægningen af ​​GNR'er, forskerne var i stand til at identificere ændringer i den optiske egenskab af M1 og M2 makrofager og bruge dem som en parameter til at overvåge fysiologiske ændringer.

Forskerne brugte flowcytometeret (FCM) til at fange ændringer i cellernes granularitet for at identificere GNR-ladede makrofager og bestemme den specifikke spredning af GNR'er. FCM bruges generelt til at identificere en bestemt population af fluorescens-mærkede celler, men i dette tilfælde, det blev brugt til mærkefri detektion udelukkende baseret på spredning, der kom fra GNR'erne. Med denne unikke metode observerede forskerne, at en type belægning af GNR'er udviste større selektivitet over for M2-celler over M1.

"Vores tilgang til at bruge spredningen af ​​GNR'er til at identificere M1- og M2-makrofager åbner en ny strategi i cellulære identifikationer ved hjælp af FCM ved hjælp af øget spredning af internaliserede nanopartikler, " siger Dr. Ruchira Chakraborty, førende forsker ved prof. Dror Fixlers laboratorium ved Bar-Ilan University's Kofkin Fakultet for Ingeniørvidenskab og Institut for Nanoteknologi og Avancerede Materialer. "Yderligere udvikling af denne teknik vil føre os til at opbygge et nyt behandlingspunkt eller et biopsiværktøj, som kan forudsige stadierne af manifestation af sygdomme som kræft, åreforkalkning, og fibrose blot fra de simple vævsvæsker eller blodprøver, " siger prof. Dror Fixler, direktør for Bar-Ilan Nano Institute, der ledede undersøgelsen i samarbejde med Prof. Ran Kornowski og Dr. Dorit Leshem fra Beilinson Hospital.