Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Fluorescerende nanodiamanter injiceret med succes i levende celler

SEM-billede af FND brugt i denne undersøgelse. Kredit: Lille (2021). DOI:10.1002/sml.202006421

Hvor mærkeligt det end lyder, mange videnskabsmænd har forsøgt at placere ekstremt små diamanter inde i levende celler. Hvorfor? Fordi nanodiamanter er konsekvent lyse og kan give os unik viden om cellers indre liv over lang tid. Nu er det lykkedes fysikforskere ved Lunds Universitet i Sverige at sprøjte et stort antal nanodiamanter direkte ind i cellens indre.

Diamanter er ikke kun eftertragtede for deres skønhed, men også for deres unikke selvlysende egenskaber, i hvert fald blandt videnskabsmænd. I modsætning til andre fluorescerende materialer, de bleger ikke.

"Vi tænker faktisk på dem som et farvestof. de er biokompatible, " siger Elke Hebisch, forsker ved faststoffysik ved Lunds Universitet.

Sammen med professor Christelle Prinz, hun har "injiceret" fluorescerende diamanter i nanostørrelse i levende celler.

Som forsker, At have sådan en reporter fra en celle har mange fordele:at få ny viden om cellen, samt overvåge, hvad der sker inde i cellen over tid.

"Især sidstnævnte ville være et stort skridt fremad, da det i øjeblikket er muligt at tage snapshots af, for eksempel, proteiner i en celle, men svært at følge ændringer over tid, " forklarer Elke Hebisch.

Hvad vil forskerne gerne vide? Det kunne handle om at adskille sunde celler fra syge, målretning mod sygdomsfremkaldende proteiner og andre proteiner i en specifik celle, eller overvågning af variationer i temperatur og pH-niveauer. Den opnåede viden kunne være ren grundforskning, men kan også bruges til at forstå sygdomme og udvikle lægemidler.

Hurtig og højeffektiv intracellulær levering af FND via nanostraw-assisteret injektion, i sammenligning med lavt udbytte FND-levering ved inkubation. a) Øverste panel:Skema af den intracellulære FND-levering via inkubation. Midterste og nederste panel:Konfokale fluorescensmikroskopibilleder (xy, xz, og yz-scanninger) af levende A549-celler efter 1 og 24 timers inkubation i FND-holdigt medium. b) Øverste panel:Skema af nanostraw-assisteret FND-injektioner. Nederste panel:Konfokal fluorescensmikroskopibillede af levende celler på nanostrå afbildet 5 min. efter FND-levering. På alle billeder, FND-signalet vises i grøn-gul-rød, afhængig af pixelintensiteten, og cellekernesignalet er vist med blåt. Alle billeder er 2D-projektioner af den maksimale pixelintensitet opnået fra 3D (XYZ) prøvescanninger. For alle billeder, baggrundsstøjen svarer til tre tællinger. c) Kvantificering af det internaliserede FND-signal:Integreret FND-pixelintensitet normaliseret til celleareal (±S.E.M.) vurderet for de to FND-leveringsmetoder præsenteret i (a) og (b). n.s.:p > 0,05; ****:p ≤ 0,0001, tosidet Mann-Whitney-Wilcoxon U-test. Kredit: Lille (2021). DOI:10.1002/sml.202006421

Andre forskere har tidligere forsøgt at gøre det samme, men diamanterne blev så taget hånd om af cellens "rensere, "de såkaldte lysosomer, der hurtigt indkapslede det fremmede stof.

"I det scenarie, de er ikke nyttige, da de er fanget i lysosomer og ude af stand til at interagere med cellekomponenterne. Andre har formået at få diamanterne ind i cellen en celle ad gangen, men det er alt for tidskrævende til at blive et realistisk alternativ, siger Christelle Prinz.

Cellemembrangendannelse på nanostrå efter påføring af elektroporationsimpulser. STED-mikrografer af membranen af ​​levende A549-celler oven på nanostrå før, i løbet af, 5, 30, og 60 minutter efter påføring af lavspændings-EP gennem nanostråene. Membranporerne begynder at lukke efter 30 min. og lukkes helt 60 min. efter at have slukket for EP'en. Kredit:

Den samme teknik kunne i sidste ende bruges til at transportere andre molekyler for at ændre celler eller helbrede syge celler.

Til sidst:Er det dyrt at bruge nanodiamanter? Ingen, Elke Hebisch forklarer - de nødvendige mængder er ekstremt små. De købes i en flaske, hvor de er suspenderet i vand, og koster det samme som almindelige antistoffer.