Наночастицы открывают новую эру в медицинских исследованиях

Объединенная команда исследователей, состоящая из Национального Института Стандартов и Технологий (NIST) и Национального Института Аллергии и Инфекционных Болезней (NIAID), открыла метод, который позволяет использовать наночастицы для определения клеточной структуры и исследования происходящих там процессов. Наночастицы в тысячи раз меньше чем клетка и имеют различные типы применений. Один из типов наночастиц, называемый, квантовой точкой, светится при попадании на свет. Эти частицы могут быть покрыты органическими материалами, которые привлекаются к определенным белкам в пределах части клетки, которую желает исследовать ученый.

"Квантовые точки существуют дольше чем множество органических красок и флуоресцентных белков, что мы использовали до этого," говорит биофизик Джизеонг Хванг, руководитель команды со стороны NIST. "Еще одно их преимущество - контроль изменений в клеточных процессах, в то время как большинство методов с высокой разрешающей способностью, такие как электронная микроскопия, обеспечивает только изображения процессов на данный момент. Используя квантовые точки, мы теперь сможем объяснить клеточные процессы, вовлекающие в себя динамические движения белков."

(Квантовые точки внутри кровяной клетки)

Для своего исследования, команда сосредоточилась прежде всего на характеристиках свойств квантовых точек, противопоставляя их другим методам отображения. В одном примере, они использовали квантовые точки, разработанные для определенного типа человеческого белка красной кровяной клетки, который является частью структуры сети в ее внутренней мембране. Когда эта группа белков вместе в здоровой клетке, сеть обеспечивает ее механической гибкостью. Но когда ячейка заражена источником малярии, структура сети меняется.

"Поскольку группирующий механизм все еще не понят до конца, мы решили исследовать его с помощью точек," говорит биофизик NIAID Фуки Токимасу. "Мы думаем, что если мы сможем развить технику для визуализации объединения в кластеры, мы могли бы изучить кое-что о продвижении инфекции малярии, которая имеет несколько отличных стадий в процессе своего развития."

Усилия команды показали, что как только белки соединяются, квантовые точки, приложенные к ним, группируются и светятся более ярко, позволяя ученым наблюдать объединение белков в кластеры. Кроме того, команда обнаружила, что когда квантовые точки присоединяются к другим наноматериалам, происходят уникальные оптические изменения свойств точек. Они также нашли свидетельство того, что оптические свойства квантовых точек измененяются при изменениях окружающей среды, тем самым предоставляя большую возможность использования квантовых точек для изучения биохимической среды клеток.

"Некоторые проблемы все еще остаются, например токсичность," говорит Хванг, ", но в целом, полученные нами данные указывают на то, что квантовые точки могли бы стать ценным инструментом для исследования динамических клеточных процессов."