Nano-endoskop gjør det mulig å se inn i den levende cellen

Ny prosess kan målrette aktive ingredienser inn i celleinteriøret

Cell © N. Podbregar
lese høyt

Med et nyutviklet nano-endoskop kan forskere se på levende celler uten å skade eller ødelegge dem. Den lille enheten er også nyttig for å målrette medisiner eller markører i bestemte områder av en celle. Forskerne rapporterer i tidsskriftet "Nature Nanotechnology".

Nano-endoskopet består av noen få mikrometer tykt glassfiber, som leder blått laserlys gjennom en nanotråd festet til spissen. Denne ledningen av tinndioksyd er bare 100 til 250 nanometer tykk og dermed tusen ganger tynnere enn et menneskehår. Derfor trenger den stabile, men fleksible ledningen lett inn gjennom celleveggen og overfører laserlyset inn i celleinteriøret. "Å introdusere nanotråden førte ikke til membranskader eller andre skader, og det drepte heller ikke cellene, " melder forskerne.

Når den var inne i cellen, gjorde den fine nanowire det mulig å målrette mot individuelle cellekomponenter. "Dette lar oss studere biologiske prosesser i høy romlig og tidsmessig oppløsning, " sier studieleder Peidong Yang fra Lawrence Berkeley National Laboratory i California. Forskerne var i stand til å observere og skildre strukturer som tidligere var forsynt med en markør ved hjelp av nano-endoskopet.

Tidligere optiske systemer for denne lille skalaen er ekstremt komplekse, klumpete og veldig dyre og vil ofte også skade de observerte cellene, opplyser forskerne. Ved å kombinere nanotråden med et enkelt, konvensjonelt fiberoptisk system har de nå laget et billig, praktisk og cellebesparende miniatyrendoskop.

Mini strukturer introdusert i cellen

At nano-endoskopet også er egnet til å injisere stoffer i celler, ble bekreftet av forskerne i et annet eksperiment. I dette festet de atomstrukturer noen få nanometer i størrelse, kalt kvanteprikker, på spissen av nanotråden. "Båndet mellom ledning og kvanteprikk kan kuttes ned ved svak ultrafiolett stråling, " forklarer Yang og kollegene. utstilling

Det lastede nano-endoskopet introduserte forskerne i en celle. Etter bestråling avsatte endoskopet kvanteprikkene i løpet av ett minutt på de ønskede cellesteder, rapporterer de. Alternativt er det også mulig å lede UV-strålingen direkte gjennom nanotråden og dermed frigjøre nanostrukturen bundet til spissen.

"Tidligere transportsystemer har den store ulempen at det tar 20 til 30 minutter å få ladingen i cellen, " skriver forskerne. Dessuten har disse prosessene, som ofte er basert på nanorør, nesten ingen innflytelse på tidspunktet for introduksjonsprosessen.

Nano-endoskop som pH-måleinstrument

Nano-endoskopet er til og med egnet som et pH-måleinstrument, som forskerne rapporterer. For å gjøre dette dekket de tuppen av nanotråden med et stoff som reagerer på endrede pH-verdier med en fargeendring. Når de deretter nedsenket endoskopet i små, sure eller alkaliske væsker, indikerte fargen på endoskopspissen den passende pH-verdien.

Etter forskernes mening vil det for eksempel være mulig å måle pH-verdiene i individuelle celleområder. Fordi individuelle celler er nesten transparente i kultur, kan endoskopets spiss observeres utenfra med mikroskop. (doi: 10.1038 / nnano.2011.226)

(Naturen, 28.12.2011 - NPO)